专题11 实验 探究两个互成角度的力的合成规律——2022年高考物理一轮复习小题多维练（全国通用）

2022年高考物理一轮复习小题多维练（全国通用）

专题11  实验  探究两个互成角度的力的合成规律（时间：30分钟）

1．甲同学尝试用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计a挂于固定点c，下端用细线挂一重物Q。弹簧测力计b的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。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点的位置和拉线的方向。

（1）图中弹簧测力计a的示数为________N。

（2）下列必要的实验要求是________。（请填写选项前对应的字母）

A．应测量重物Q所受的重力

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

（3）乙同学换用两个弹簧测力计拉橡皮筋到O点，两弹簧测力计读数分别为F1和F2，用一个弹簧测力计拉橡皮筋到O点时读数为F′，通过作图法验证平行四边形定则时，图中符合实际情况的是________。

A．　　B．

C．　　D．

2．某同学在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，利用以下器材：两个轻弹簧A和B、白纸、方木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。

实验步骤如下：

（1）用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00cm，弹簧B的原长为8.00cm；

（2）如图甲，分别将弹簧A、B悬挂起来，在弹簧的下端挂上质量为m＝100g的钩码，钩码静止时，测得弹簧A长度为6.98cm，弹簧B长度为9.96cm。取重力加速度g＝9.8m/s2，忽略弹簧自重的影响，两弹簧的劲度系数分别为kA＝________N/m，kB＝________N/m；

（3）如图乙，将木板水平固定，再用图钉把白纸固定在木板上，将橡皮筋一端固定在M点，另一端系两根细线，弹簧A、B一端分别系在这两根细线上，互成一定角度同时水平拉弹簧A、B，把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置，用铅笔描下结点位置并记为O。测得此时弹簧A的长度为8.10cm，弹簧B的长度为11.80cm，并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2；

（4）如图丙，取下弹簧A，只通过弹簧B水平拉细线，仍将橡皮筋结点拉到O点，测得此时弹簧B的长度为13.90cm，并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P，此时弹簧B的弹力大小为F′＝________N（计算结果保留三位有效数字）；

（5）根据步骤（3）所测数据计算弹簧A的拉力FA、弹簧B的拉力FB，在图丁中按照给定的标度作出FA、FB的图示________，然后以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，以这两个邻边之间的对角线表示力F，测出F的大小为________N（结果保留三位有效数字）。

（6）再在图丁中按照给定的标度作出F′的图示，比较F与F′的大小及方向______。

（7）通过多次实验可发现，对于两个互成角度的力，若以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，则________就代表合力的大小和方向。

3．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情形如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉所在位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。

（1）该实验用到的实验器材除了方木板、白纸、橡皮条、细绳套（两个）、图钉（几个）等，还需要的实验器材有________。

A．刻度尺　　B．量角器　　C．弹簧测力计

（2）有关该实验，下列说法正确的是________。

A．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计水平放置并调零，之后互钩对拉，若两只弹簧测力计读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换，直至相同为止

B．在同一次实验中，只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条，使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时相同即可

C．用两只弹簧测力计钩住绳套，互成角度地拉橡皮条时，夹角应取合适角度，以便算出合力大小

D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

E．在用弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行

（3）在该实验中，如果将OB与OC细绳也换成橡皮条，那么对实验结果________影响。（选填“有”或“没有”）

4．在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上，另一端系上两根细绳OA、OB，O为两细绳与橡皮条的结点，细绳OA跨过C点处钉在木板上的光滑的钉子，下端挂重力已知的钩码，细绳OB用一个弹簧测力计钩住，如图所示，可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置。

（1）某同学认为在实验中必须注意以下几项，其中正确的是________。

A．只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点O达到的位置，应与钩码、弹簧测力计同时拉时相同

B．用钩码、弹簧测力计同时拉时只需要记下两细绳的方向、钩码重力和弹簧测力计的示数

C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

D．两分力的夹角应该取90°的角，以便计算

（2）图中OC与橡皮条延长线的夹角为α，细绳OB与橡皮条延长线的夹角为β，α＋β<90°，下列操作正确的是________。

A．减少钩码个数后，为使结点位置不变，应减小β，同时增大弹簧测力计的拉力

B．减少钩码个数后，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力

C．保持钩码个数不变，将钉子向右移动一些，为使结点位置不变，应减小β，同时减小弹簧测力计的拉力

D．保持钩码个数不变，将钉子向右移动一些，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力

5．某同学做“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为固定橡皮条的图钉所在位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

（2）本实验采用的科学方法是________。

A．理想实验法

B．等效替代法

C．控制变量法

D．建立物理模型法

（3）实验时，主要的步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端各系上绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形，并以这两个邻边之间的对角线表示力F；

E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个F′的图示；

F．进行多组实验。比较F′和F的大小和方向，得出结论。

上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；

②遗漏的内容分别是____________和_____________。

6．某同学利用如图所示的装置验证力的平行四边形定则。在竖直木板上贴有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将三根细线的一头打一个结，结点O，另一头分别挂上不同数量的钩码，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细线的拉力、和。

（1）下列钩码个数，能使实验完成的是___________。

A．钩码的个数，，

B．钩码的个数

C．钩码的个数，

D．钩码的个数，

（2）在拆下钩码和细线前，不需要做的步骤是___________。

A．标记结点O的位置

B．量出、、三段细线的长度

C．记录、、三根细线的方向

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”）可能是正确的。

7．某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：

①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为、，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录、间的距离（即橡皮筋的长度）。每次将弹簧测力计示数改变0.50N，测出所对应的长度，部分数据如下表所示：

③找出②中时橡皮筋两端的位置，重新标记为、，橡皮筋的拉力记为。

④在弹簧测力计挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在弹簧测力计挂钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使弹簧测力计挂钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为，OB段的拉力记为。

完成下列作图和填空：

（1）利用表中数据画出图线，如图丙。

（2）测得，，则的大小为________N。

（3）根据给出的标度，在图丁中作出和的合力的图示______。

（4）通过比较与________的大小和方向，即可得出实验结论。

8．在“验证力的平行四边形定则”实验中，应进行的步骤：

A．只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，记下弹簧测力计的读数和细线方向，按同样比例作出这个力F′的图示

B．记下两个弹簧测力计的读数以及结点的位置

C．作出F1和F2的合力F，比较F和F′

D．通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点到达某一位置

E.在桌上平放一块方木板，在方木板上垫一张白纸把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两根细绳系在橡皮条的另一端

F.描下两条细绳的方向，在纸上按比例作出两个力F1和F2的图示

（1）将上述各步骤，按合理操作顺序列出___________（填字母代号）

（2）在实验中，作出如图1所示的图，其中A为橡皮条的固定点，O为橡皮条与线的结点，用F1和F2两个力或用一个力拉橡皮条的结点都要到达O点，这是为了___________，这体现了___________的物理思想。

（3）在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是___________（填字母代号）

A．两细绳必须等长

B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大

D．拉檬皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

（4）如图2所示是某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据图，图中的小圆点分别用来记录的是O点的位置以及每次细绳的方向。请你选择合适标度，用力的图示法作图完成该同学未完成的实验数据处理_________。