实验卷(3) 探究两个互成角度的力的合成规律（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验卷(三)]　探究两个互成角度的力的合成规律 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(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，小圆环静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。 解析：②实验中保证两次操作使橡皮条产生相同的弹力作用，故应标记小圆环的位置以及每个力的大小和方向，力的大小由测力计读出，方向即为细线的方向，故C、D正确；橡皮条与细线的长度没必要测出，A、B错误。 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到已标记的小圆环位置，记录此时拉力F的大小和方向。 ⑤比较F′和F的大小和方向，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标记位置　⑤大小和方向 2．(2024·海南高考)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验： (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； (Ⅱ)如图(d)(e)所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1＝3.60 N、F2＝2.90 N；改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F＝5.60 N。 请完成下列问题： (1)在图(e)中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F′。 (2)比较F和F′，写出可能产生误差的两点原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F′，如图所示。 (2)F和F′不完全重合的误差可能是：①没有做到弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计。 答案：(1)见解析　(2)①没有做到弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计 3．某同学在家中尝试“探究互成角度的力的合成规律”。他找到三条相同的橡皮条(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮条的一端分别固定在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮条连接，结点为O，将第三条橡皮条的另一端通过细绳挂一重物，如图所示。 (1)为完成该实验，下述操作中必需的是________。 a．测量细绳的长度 b．测量橡皮条的原长 c．测量悬挂重物后橡皮条的长度 d．记录悬挂重物后结点O的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________________________________________________________________________。 解析： (1)橡皮条的弹力满足胡克定律，即弹力与橡皮条的伸长量成正比，故作力的图示时可用橡皮条的伸长量代替弹力的大小。为测量各力的大小需要记录橡皮条的原长、悬挂重物后橡皮条的长度以及记录悬挂重物后结点O的位置，故应选b、c、d。 (2)可以通过改变小重物来改变各力的大小。 答案：(1)bcd　(2)更换不同的小重物 4．(2024·辽宁大连检测)某同学利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则，该同学的实验步骤为： (1)在竖直木板上固定一张白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为OA、OB、OC三根轻绳的结点，此时弹簧测力计读数如图乙所示，则F弹＝________N。 (2)此实验还需记录的有________。 A．两个物块的重力 B．OA、OB、OC的方向 C．OA、OB、OC的长度 (3)由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立。 (4)改变弹簧测力计拉力F弹的大小，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，________(填“需要”或“不需要”)保证结点O的位置与第一次相同。 解析：(1)弹簧测力计读数为4.0 N。 (2)验证力的平行四边形定则需测量合力和分力的大小和方向，故选A、B。 (4)因为每一次都是独立的实验，对绳结受力平衡即可，故不需要保证结点O的位置与第一次相同。 答案：(1)4.0　(2)AB　(4)不需要 5．有同学利用如图所示的装置来“验证力的平行四边形定则”：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是________。 A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是______。 A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量 (3)在作图时，你认为图中________(选填“甲”或“乙”)是正确的。 解析：(1)用钩码的个数N1、N2、N3分别表示F1、F2、F3的大小，由于结点O受三个共点力处于平衡状态，所以N1、N2的合力大小等于N3，且|N1－N2|<N3<N1＋N2，故B、C、D能完成实验。 (2)为验证力的平行四边形定则，应先明确三个共点力的作用点，即标记结点O的位置，其次要标记各力的方向，读出各力的大小，最后才能作出力的图示。因此，应记录钩码的个数(代替相应各力的大小)，记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。 (3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果一定在OC这条线上，竖直向下，由于读数和作图存在误差，所以按照平行四边形定则作出的F1、F2的合力F合与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。 答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲 6．结合所学知识，小红准备测量自己头发丝能承受的最大拉力，利用简易实验器材：一把刻度尺，一质量为m＝300 g的重物。实验步骤如下： (1)水平固定刻度尺； (2)用手指尖紧捏住头发丝两端，用直尺测量出两手指尖之间的头发丝长度L＝50.00 cm； (3)重物挂在头发丝上，两手缓慢沿刻度尺水平移动，直至头发丝恰好被拉断；从刻度尺上读出两手指尖之间的距离d＝30.00 cm。(取重力加速度g＝10 m/s2，挂钩光滑且质量不计) 由以上数据，头发丝的最大拉力的表达式T＝__________(用以上物理量符号表示)；利用所测数据可求得最大拉力为__________N(保留三位有效数字)。 解析：将头发丝的两个拉力T合成，设合力为F，则重物的受力等效为“二力平衡”，合力F与重力mg等大、反向，即F＝mg，设头发丝与竖直方向的夹角为θ，由几何关系可知2T cos θ＝F，又sin θ＝＝，联立可得T＝＝＝，代入数据得T≈1.88 N。 答案：　1.88 [应考反思]本实验利用平行四边形定则测量头发丝能承受的最大拉力，实验的目的发生变化，实验的原理是三个共点力平衡的特点。 学科网（北京）股份有限公司 $