2022届新高考物理实验题解析三：验证力的平行四边形定则（解析版）.docx

实验三验证力的平行四边形定则—2022届高考物理实验题解析1.2022湖南模拟如图所示，某实验小组的同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动；B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆；将细绳连接在杆右端O点构成支架保持杆处在水平方向，g取，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角；②对两个传感器进行调零；③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两传感器的读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角重复上述实验步骤，得到表格中的数据1.0010.580…1.002……0.865…θ……（1）根据表格，A传感器对应的是表中的力_______（填“”或“”）；钩码质量为______kg（保留一位有效数字）2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是_______A.因为事先忘记调零 B.何时调零对实验结果没有影响C.为了消除横杆自身重力对结果的影响 D.可以完全消除实验的误差【答案】（1）;0.05 （2）C【解析】本题通过力传感器考查力的分解1）由表格数据可知，都是正值，传感器受到的都是拉力，因细绳只能提供拉力，故A传感器对应的是表中的力；当时对结点O受力分析有，代入表格中数据解得。

2）本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除横杆自身重力对结果的影响，选项C正确，A、B、D错误2. 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N.(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．【答案】　(1)4.0　(2)(ⅰ)见解析图 　(ⅱ)4.0　0.05【解析】　(1)由图(b)可知，F的大小为4.0 N(2)(ⅰ)画出力F1、F2的图示，如图所示(ⅱ)用刻度尺量出F合的线段长约为20 mm，所以F合大小为4.0 N，量出合力箭头处到y轴的距离和所作合力在y轴投影的长度，则F合与拉力F的夹角的正切值为tan α＝0.05.3. 某同学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P，下端用细线挂一重物M.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)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.(2)下列不必要的实验要求是________．(填写选项前对应的字母)A．应测量重物M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)某次实验中，该同学保持结点O的位置不变，调整弹簧测力计B的拉力沿各种不同的方向，结果发现测力计B的读数最小值为重物M所受的重力的0.5倍，则O点与弹簧测力计A之间的细线偏离竖直方向的夹角为________．【答案】　(1)3.6　(2)D　(3)30°4.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将弹簧秤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1甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FO O′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，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，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.　　　　图1完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图2中画出F-l图线，根据图线求得l0＝________cm.图2(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则FOA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图3中作出FOA和FOB的合力F′的图示．图3(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．【答案】　(1)见解析图甲　10.0(9.8、9.9、10.1均正确)　(2)1.80(1.70～1.90均正确)　(3)见解析图乙 (4)FOO′【解析】　(1)做出F-l图象，如图甲所示，求得直线的截距即为l0，可得l0＝10.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k＝＝ N/m＝50 N/m若OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则橡皮筋的弹力为F＝kΔx＝50×(6.00＋7.60－10.00)×10－2 N＝1.80 N则此时FOA＝F＝1.80 N(3)FOB＝FOA＝1.80 N，两力的合力F′如图乙所示．(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论．5．用平木板、细绳套、橡皮条、弹簧测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是： A．使用弹簧测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点 B．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行 C．两细绳套必须等长 D．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过量程 E．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置1【答案】．(全部选对得5分，选对但不全的得3分，选错的得0分) ABDE【解析】两细绳套不必须等长，选项C错误。

6．某实验小组在验证平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是________A．将橡皮条拉伸相同长度即可B．将橡皮条沿相同方向拉即可C．将弹簧秤都拉到相同刻度D．将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置【答案】D【解析】验证平行四边形定则是采用等效法，对两次拉伸橡皮条的要求是：将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置，选项D正确学科网（北京）股份有限公司。