实验针对训练3 验证力的平行四边形定则(Word练习)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

实验针对训练(三)　 1．(2023·四川绵阳南山中学阶段测试)用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。 第一次实验中，步骤如下： A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止，且OP1、OP2、OP3与桌面平行； B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示； C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度； D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。 (1)这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的质量一定大于________且小于________； (2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(选填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。实验中，若桌面不水平________(选填“会”或“不会”)影响实验的结论。 [解析]　(1)若一根绳挂的质量为m，另一根绳挂的质量为2m，则两绳子的拉力分别为：mg、2mg，两绳子拉力的合力F的范围是：2mg－mg≤F≤mg＋2mg，即：mg≤F≤3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的质量范围在m到3m之间，即第三根绳挂的质量一定大于m; 同理第三根绳挂的质量一定小于3m。 (2)本实验不是先用一根绳拉，然后用两根绳去拉，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变，只要保证三力平衡即可，所以不必与第一次实验中白纸上描下的O点重合；同理桌面不水平只要保证能使结点平衡即可，所以桌面不水平也不会影响实验的结论。 [答案]　(1)m　3m　(2)不必　不会 2．(2023·福建宁德市质检)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材“验证力的平行四边形定则”，设计的实验装置如图所示。固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2。 (1)实验步骤如下： ①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F； ②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点达到O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，弹簧测力计的示数为F1； ③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝________。 ④比较________，即可初步验证力的平行四边形定则。 (2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2沿120°方向不变，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________。 A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 [解析]　(1)③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝Ftan 30°＝F； ④比较F1和F1′的大小，即可初步验证力的平行四边形定则。 (2)保持绳套2方向不变，绳套1从0°方向向下缓慢转动60°，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，说明两个绳套拉力的合力不变，作图如下： 由图可知，绳套1的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确。 [答案]　(1)③F　④F1与F1′的大小　(2)D 3．(2023·四川内江市调研)在“探究共点力合成的规律”的实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。则： (1)为完成实验，某同学找来另一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表： 弹力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量x/ (10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 根据表中数据，在坐标系中作出F­x图象，该弹簧的劲度系数k＝________N/m(结果保留2位有效数字)； (2)在某次实验中，弹簧测力计C的指针位置如图甲所示，其读数为________N，弹簧测力计B的示数为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示，并根据图示，可求得F合＝________N(结果保留2位有效数字)。 甲　　　　　　　　乙 [解析]　(1)根据描点法得出F­x图象如图： 图线的斜率为弹簧的劲度系数，根据胡克定律得 k＝＝ N/m≈54 N/m。 (2)由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1 N，则读数为2.10 N； 设单位长度为1 N，则合力F合的图示为： 经测量合力为F合＝3.3 N。 [答案]　(1)见解析图　54