适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练11

课时规范练11

1.(2023江苏南通调研)以下是某实验小组探究两个互成角度的力的合成规律的过程。

(1)首先进行如下操作:

①如图甲所示,橡皮条的一端固定,另一端挂一轻质小圆环,橡皮条的长度为GE;

②如图乙所示,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环在拉力F1、F2和橡皮条的共同作用下,位于O点,橡皮条伸长的长度为EO;

③撤去F1、F2,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍将其拉至O点,如图丙所示。

同学们发现,力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都使小圆环在O处保持静止,由于两次橡皮条伸长的长度相同,即　　　　　,所以F等于F1、F2的合力。 

(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系:

①由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向,三个力的大小由弹簧测力计读出);

②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,如图丁所示,得到的启示是　　　　　　　　　　; 

③多次改变拉力F1、F2的大小和方向,重做上述实验,通过画各力的图示,进一步检验所围成的图形。实验小组发现:在两个力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作　　　　　　　　。 

答案 (1)作用效果相同　(2)②可能构成平行四边形　③平行四边形定则

解析 (1)橡皮条伸长的长度相同,则橡皮条对小圆环的拉力相同,作用效果相同。

(2)②由题图丁可以看出构成的可能是平行四边形;

③在两个力合成时,用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作平行四边形定则。

2.(2023浙江名校协作体联考)完成以下探究两个互成角度的力的合成规律的实验的几个主要步骤:

甲

乙

(1)如图甲所示,用两个弹簧测力计分别钩住细绳,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长。记下结点O的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳的方向。

(2)如图乙所示,用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到　　　　,记下细绳的方向(如图丙中的c),读得弹簧测力计的示数F=　　　　。 

丙

(3)如图丙所示,按选定的标度作出了力F1、F2的图示,请在图丙中:

①按同样的标度作出力F的图示。

②用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,能看到所围成的形状像是一个　　　　。 

答案 (2)同一位置　4.0 N

(3)①见解析图　②平行四边形

解析 (2)用一个弹簧测力计钩住细绳,应把橡皮条的结点拉到同一位置,记下细绳的方向。由题图乙可读得弹簧测力计的示数F=4.0N。

(3)①力F与F2的大小相等,作出力F的图示如图所示。

②F1、F2和F的箭头端连接后如图所示,围成的图形是平行四边形。

3.(2023福建泉州模拟)探究两个互成角度的力的合成规律的实验装置如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,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示。

甲

乙

(1)某次实验中,拉细绳OC的弹簧测力计指针位置如图甲所示,其读数为　　　　 N;在图乙中用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,在误差允许的范围内,所围成的形状是一个　。 

(2)关于此实验,下列说法正确的是　　　　。 

A.与橡皮筋连接的细绳必须等长

B.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,应使两个弹簧测力计的拉力相等,以便算出合力的大小

C.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,结点位置必须与用一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置重合

D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要画近一些

答案 (1)2.6　平行四边形　(2)C

解析 (1)题图甲所示弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.6N。把题图乙中F的箭头端分别与F1、F2的箭头端用虚线连接,所围成的形状是一个平行四边形。

(2)与橡皮筋连接的细绳是为了确定拉力的方向,两绳的长度不一定相等,故A错误;用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,只要使两个弹簧测力计拉力的效果与一个弹簧测力计拉力的效果相同就行,两个弹簧测力计的拉力不需要相等,故B错误;为了保证两次拉力效果相同,两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置,故C正确;标记同一细绳方向的两点要画得稍远一些,这样误差会小些,故D错误。

4.某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则,在竖直木板上铺上白纸,固定两个光滑的滑轮,将绳子打一个结点O,在绳子两端和结点O处分别挂上钩码并跨过两滑轮,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力FOA、FOB和FOC。

(1)改变钩码的个数,实验能完成的是　　　。 

A.钩码的个数N1=N2=2,N3=3

B.钩码的个数N1=N3=3,N2=6

C.钩码的个数N1=N2=N3=5

D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=9

(2)在拆下钩码和绳子前,必要的步骤是　　　。 

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.记录钩码的个数N1、N2、N3

E.用天平测出钩码的质量

(3)在作图时,你认为下图中　　　　(选填“甲”或“乙”)图是正确的。 

答案 (1)AC　(2)AD　(3)甲

解析 (1)对O点受力分析,如图所示。

由于三个共点力平衡,所以FOA和FOB的合力与FOC大小相等,因此三个力可以构成一个矢量三角形。2、2、3可以构成三角形,则结点能处于平衡状态,A正确;3、3、6不可以构成三角形,则结点不能处于平衡状态,B错误;5、5、5可以构成三角形,则结点能处于平衡状态,C正确;3、4、9不可以构成三角形,则结点不能处于平衡状态,D错误。

(2)为验证平行四边形定则必须作出力的图示,所以要先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,即要记录砝码的个数和OA、OB、OC三段绳子的方向。故选A、D。

(3)以O点为研究对象,FOC的实际作用效果在OC这条线上,由于误差的存在,FOA和FOB的合力的实际测量值F合要与理论值FOC有一定偏差,故甲图符合实际,乙图不符合实际。

5.(2022河南洛宁模拟)某同学利用弹簧测力计验证平行四边形定则。

(1)该同学想知道弹簧测力计中弹簧的劲度系数,于是他将刻度尺与弹簧测力计的刻度平行放置,如图甲所示,根据图中信息可知该弹簧测力计中弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m(结果保留三位有效数字)。 

甲

乙

(2)用如图乙所示的实验装置验证力的平行四边形定则,弹簧测力计B挂于竖直木板上的固定点C,下端用细线挂一重物M,手持弹簧测力计A拉细线至结点O。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉力的方向。

①下列关于实验的要求正确的是　　　。 

A.拉力方向应与木板平面平行

B.弹簧测力计应在使用前调零

C.与弹簧测力计相连的细线应适当长些

D.改变拉力,进行多次实验,每次只需要记录拉力的方向

②该同学改变两弹簧测力计的夹角做第二次实验时,结点O的位置发生了变化,与第一次相比两弹簧测力计拉力的合力　　　　　(选填“不变”或“改变”)。 

答案 (1)142　(2)①ABC　②不变

解析 (1)由题图甲可知,当F=10N时,Δx=8.05cm-1.00cm,由胡克定律F=kΔx可知,k=×102N/m=142N/m。

(2)①拉力方向应与木板平面平行,故A正确;弹簧测力计应在使用前调零,故B正确;为减小误差,与弹簧测力计相连的细线应适当长些,故C正确;每次实验,不但要记录拉力的方向,还要记录拉力的大小,故D错误。②第二次实验时重物质量没有改变,所以两弹簧测力计拉力的合力不变,仍等于重物受到的重力。