实验专练三 探究两个互成角度的力的合成规律-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word（新教材）

金版教程　高考总复习首选用卷　物理 实验专练三　探究两个互成角度的力的合成规律 题组一　基础与经典题 1．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A处有固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图，F为用平行四边形定则作出的合力。 (1)本实验中“等效替代”的含义是________。 A．橡皮筋可以用细绳替代 B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 (2)图乙F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。 (3)实验中用两个完全相同的弹簧测力计成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有________。 A．两细绳的方向 B．橡皮筋的原长 C．两弹簧测力计的示数 D．结点O的位置 (4)本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差________。 A．两个分力F1、F2间的夹角越小越好 B．两个分力F1、F2的大小要适当大些 C．拉橡皮筋的细绳要稍短一些 D．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度 (5)在实验中，如果将细绳换成橡皮筋，那么实验结果将________(选填“变”或“不变”)。 答案　(1)D　(2)F′　(3)ACD　(4)BD　(5)不变 解析　(1)“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，故D正确，A、B、C错误。 (2)实验中方向与AO方向相同的是实验值，而理论值是运用平行四边形法则得出的，即F是理论值，F′是实验值，由于误差的存在F与F′不重合，故应填F′。 (3)实验过程中需要记录拉力的方向、拉力的大小与结点的位置，不需要记录橡皮筋的原长，故选A、C、D。 (4)两个分力F1、F2的夹角过大或过小都会增大实验误差，故A错误；两个分力F1、F2的大小适当大些，会使弹簧测力计的读数误差减小，B正确；拉橡皮筋的细绳应适当长一些，方便记录拉力的方向，故C错误；实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，以减小误差，故D正确。 (5)本实验中，记录的是弹簧测力计拉力的大小和方向，将细绳换成橡皮筋，实验结果不变。 题组二　高考真题 2．(2023·全国乙卷)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤： ①用图钉将白纸固定在水平木板上。 ②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并________。(多选，填正确答案标号) A．用刻度尺量出橡皮条的长度 B．用刻度尺量出两细线的长度 C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。 ④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。 ⑤比较F′和F的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 答案　②CD　③相同位置　⑤大小和方向 解析　②该实验的原理是，两个测力计共同作用的效果与使用一个测力计单独作用的效果相同，即橡皮条在同一方向伸长相同长度，则需要用铅笔标记出小圆环的位置；因为要作出力的图示，故需要记录F1、F2的大小和方向，所以还需要用铅笔在白纸上标记出两细线的方向。故选C、D。 ③根据实验原理，撤掉一个测力计，用另一个测力计拉小圆环时，应使两次作用效果相同，即拉到相同位置。 ⑤为判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则，应比较F′和F的大小和方向，看它们是否近似相同。 3．(2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是________。 A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用弹簧测力计时，施力方向应沿弹簧测力计轴线；读数时视线应正对弹簧测力计刻度 D．用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计时的拉力 (2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。 答案　(1)BC　(2)B 解析　(1)为了使实验结果更具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，A错误；只要每一组实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即结点O的位置相同，不需要每次实验时结点O的位置都相同，B正确；使用弹簧测力计时，施力方向应沿弹簧测力计轴线；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，C正确；合力可以大于任一分力，也可以等于任一分力，还可以小于任一分力，D错误。 (2)A、D图中选取的力的标度过大，导致画力时，表示力的大小的线段太短，且A图各点太近，确定力的方向误差较大，不利于提高实验精确度；B图和C图选用的标度相同，但C中力较小，故B符合题意。 题组三　模拟题 4．(2023·福建省漳州市高三第四次教学质量检测)某实验小组要测量一铁块的重力。由于铁块的重力超过了刻度不清的弹簧测力计量程，为不损坏弹簧测力计，设计如下实验，可提供选择的器材有：一刻度不清的弹簧测力计、细线、铁块、白纸、刻度尺、钩码、定滑轮。已知当地重力加速度为g，钩码质量为m0。 该小组利用上述实验器材进行实验： (1)用弹簧测力计竖直挂着钩码，如图甲所示，用刻度尺测出钩码静止时弹簧测力计中弹簧的伸长量，即指针移动的长度x1，计算出弹簧的劲度系数k＝________(用m0、g、x1表示)； (2)用弹簧测力计与细线互成角度吊起铁块，如图乙所示，静止时测出弹簧测力计中弹簧的伸长量x2，可得此时弹簧测力计的弹力FB＝kx2； (3)现已在图丙中画出细线OA、OB、OC的拉力方向及OB拉力的大小，并标记结点O。请在图丙中用作图法画出OA的拉力FA； (4)用刻度尺量出图丙FA和FB对应线段的长度，则可得铁块的重力G； (5)多次实验，测出铁块的重力，需保证∠AOC________∠BOC(选填“>”“<”或“＝”)，才不会超过弹簧测力计量程。 答案　(1)　(3)图见解析　(5)> 解析　(1)对钩码受力分析，由平衡条件和胡克定律得m0g＝kx1，则弹簧的劲度系数为k＝。 (3)根据平衡条件可知，FA、FB的合力与CO共线，根据平行四边形定则，用作图法画出FA，如图所示。 (5)由正弦定理可知，＝，为保证FB不超过弹簧测力计量程，应使FB<FA＝G，则应使sin(π－∠AOC)<sin(π－∠BOC)，即π－∠AOC<π－∠BOC，可得∠AOC>∠BOC。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$