2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十講 驗(yàn)證力的平行四邊形定則基礎(chǔ)自測(cè).doc

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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十講 驗(yàn)證力的平行四邊形定則基礎(chǔ)自測(cè) 1．在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩．實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條． (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說(shuō)法是正確的________(填字母代號(hào))． A．將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度即可 B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度 C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度 D．將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是________(填字母代號(hào))． A．兩細(xì)繩必須等長(zhǎng) B．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行 C．用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 D．拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近些 解析　(1)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是等效替代，故選B、D.答案　(1)BD　(2)B 2．在“探究共點(diǎn)力合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)歷了以下實(shí)驗(yàn)步驟： A．在白紙上按比例做出兩個(gè)力F1和F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作圖求出合力F； B．只用一個(gè)測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩把橡皮筋拉同樣長(zhǎng)度； C．記下兩個(gè)測(cè)力計(jì)F1和F2的讀數(shù)，并且記錄它們的方向； D．在水平放置的木板上，墊一張白紙，把橡皮筋的一端固定在板上P點(diǎn)，用兩條細(xì)繩連接在橡皮筋的另一端，通過(guò)細(xì)繩同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋與細(xì)繩的連接點(diǎn)到達(dá)某一位置O，并記下此位置，如上圖所示； E．記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩方向，按同一比例作出這個(gè)力的圖示，比較這個(gè)實(shí)測(cè)合力F′和按平行四邊形定則求出的合力F，看它們的大小和方向是否相近； F．用刻度尺測(cè)量出P、O之間的距離并記錄； G．改變兩測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論． (1)上述實(shí)驗(yàn)步驟有明顯的錯(cuò)誤，這個(gè)步驟是________(填選項(xiàng)前的字母)；正確的操作應(yīng)為_(kāi)_______。 (2)上述實(shí)驗(yàn)步驟中有一步驟是多余的，這個(gè)步驟是________(填選項(xiàng)前的字母)； (3)將以上實(shí)驗(yàn)步驟按正確順序排列，應(yīng)為_(kāi)_______(填選項(xiàng)前的字母)． 解析　(1)B中只是說(shuō)“通過(guò)細(xì)繩把橡皮筋拉同樣長(zhǎng)度”，并沒(méi)有強(qiáng)調(diào)沿PO方向．(2)本實(shí)驗(yàn)中只需要保證彈簧秤兩次作用的效果相同即可，沒(méi)有必要記錄橡皮筋被拉伸的實(shí)際長(zhǎng)度，故多余的步驟是F.(3)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理可知，題述實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序是DCABEG. 答案　(1)B　只用一個(gè)測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩把橡皮筋拉到O點(diǎn)　(2)F　(3)DCABEG 3．用等效代替法驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)情況如下圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，圖乙是白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖． (1)本實(shí)驗(yàn)中“等效代替”的含義是________． A．橡皮筋可以用細(xì)繩替代 B．左側(cè)彈簧測(cè)力計(jì)的作用效果可以替代右側(cè)彈簧測(cè)力計(jì)的作用效果 C．右側(cè)彈簧測(cè)力計(jì)的作用效果可以替代左側(cè)彈簧測(cè)力計(jì)的作用效果 D．兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用的效果可以用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的作用效果替代 (2)圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿著AO方向的是________，圖中________是F1、F2合力的理論值，______是合力的實(shí)驗(yàn)值． (3)完成該實(shí)驗(yàn)的下列措施中，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________． A．拉橡皮筋的繩細(xì)一些且長(zhǎng)一些 B．拉橡皮筋時(shí)，彈簧秤、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板面平行 C．拉橡皮筋的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 D．使拉力F1和F2的夾角很小 解析　(1)驗(yàn)證平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，第一次同時(shí)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)作用在橡皮筋上，將橡皮筋與細(xì)線(xiàn)的結(jié)點(diǎn)拉到一個(gè)合適的位置，第二次只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)作用在橡皮筋上，使橡皮筋與細(xì)線(xiàn)的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同樣的位置，可見(jiàn)兩次彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)橡皮筋產(chǎn)生的作用效果相同，可以等效替代，故選D.(2)根據(jù)第(1)問(wèn)的分析可知，力F′一定沿AO方向；據(jù)平行四邊形定則合成出來(lái)的力F是合力的理論值，而力F′則是合力的實(shí)驗(yàn)值．(3)細(xì)繩越細(xì)，重力等因素的影響越小，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)越準(zhǔn)確；細(xì)繩越長(zhǎng)，則確定彈簧拉力的方向就越準(zhǔn)確；拉橡皮筋時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板面平行，可以避免彈簧測(cè)力計(jì)中的金屬桿與測(cè)力計(jì)外殼之間的摩擦；拉橡皮筋的細(xì)繩長(zhǎng)些，在標(biāo)記同一細(xì)繩方向時(shí)兩點(diǎn)就可以畫(huà)得適當(dāng)遠(yuǎn)一些，這樣作圖造成的誤差就??；拉力F1和F2的夾角很小時(shí)，作圖造成的誤差會(huì)較大．綜上所述，選A、B、C. 答案　(1)D　(2)F′　F　F′　(3)ABC 4．在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧秤．(1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧，先測(cè)量其勁度系數(shù)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 彈力F(N) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長(zhǎng)量 x(10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 根據(jù)表中數(shù)據(jù)在下圖中作出F－x圖象并求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m； (2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤的指針位置如上圖所示，其讀數(shù)為_(kāi)_____N；同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50 N，請(qǐng)?jiān)谙铝刑摼€(xiàn)框中畫(huà)出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合； (3)由圖得到F合＝________N. 解析　(1)以水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)镕軸，建立直角坐標(biāo)系，然后描點(diǎn)，選盡可能多的點(diǎn)連成一條線(xiàn)，其圖線(xiàn)的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k，在直線(xiàn)上任取一點(diǎn)，如(610－2,3.2)，則k＝ N/m≈53 N/m. (2)彈簧秤的讀數(shù)為2.10 N，選標(biāo)度 合力的圖示如圖所示． (3)經(jīng)測(cè)量，合力F合＝3.3 N. 答案　(1)見(jiàn)解析圖　53(說(shuō)明：2范圍內(nèi)都可) (2)2.10(說(shuō)明：有效數(shù)字位數(shù)正確，0.02范圍內(nèi)都可)　見(jiàn)解析圖　(3)3.3(說(shuō)明：0.02范圍內(nèi)都可) 5．甲、乙、丙三位同學(xué)做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)，所用彈簧測(cè)力計(jì)的量程為0～5 N，他們都把橡皮條的一端固定在木板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端通過(guò)細(xì)繩連接彈簧測(cè)力計(jì)，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，如下圖所示，此時(shí)細(xì)繩都與平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小． 甲同學(xué)：F1和F2的方向互相垂直，F(xiàn)1＝3.0 N、F2＝3.8 N；乙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為30，F(xiàn)1＝F2＝4.0 N；丙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為120，F(xiàn)1＝F2＝4.0 N．這三位同學(xué)中操作不正確的是哪一位？并說(shuō)明原因． 解析　甲同學(xué)：F1和F2的方向互相垂直，其合力大小小于5 N，小于彈簧測(cè)力計(jì)的最大測(cè)量值；乙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為30，其合力大小大于5 N，超過(guò)了彈簧測(cè)力計(jì)的最大測(cè)量值；丙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為120，其合力大小小于5 N，小于彈簧測(cè)力計(jì)的最大測(cè)量值；這三位同學(xué)中操作不正確的是乙同學(xué)． 答案　操作不正確的是乙同學(xué)，因?yàn)樗@兩個(gè)力的合力超過(guò)了彈簧測(cè)力計(jì)刻度的最大值5 N，之后再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)拉不到O點(diǎn). 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 1．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是(　　)． A．彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量 D．用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等 解析　本題主要考查使用彈簧時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題．本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目，以改變彈簧的拉力，來(lái)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，所以選A、B.答案　AB 2．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長(zhǎng)L的關(guān)系圖象，如圖所示．根據(jù)圖象回答以下問(wèn)題． (1)彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)_______． (2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______． (3)分析圖象，總結(jié)出彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為_(kāi)_______． 解析　由題圖知，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧長(zhǎng)10 cm，即彈簧原長(zhǎng)為10 cm；彈簧的勁度系數(shù)等于圖象的斜率，即k＝ N/m＝1 000 N/m，由數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可得彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為F＝1 000(L－0.10) N. 答案　(1)10 cm　(2)1 000 N/m　(3)F＝1 000(L－0.10) N 3．用如圖甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè)彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如下圖乙中ab虛線(xiàn)所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如下圖乙中cd虛線(xiàn)所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m，掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為_(kāi)_______cm. 解析　增加一個(gè)鉤碼，彈簧的拉力增加ΔF＝mg＝0.49 N，彈簧的伸長(zhǎng)量增加Δx＝7 mm＝710－3 m，故彈簧的勁度系數(shù)為k＝＝ N/m＝70 N/m. 掛三個(gè)鉤碼時(shí)，x′＝＝ m＝2.1010－2 m＝2.10 cm. 答案　70　2.10 4．某同學(xué)利用如圖(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長(zhǎng)度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持________狀態(tài)． (2)他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖線(xiàn)．由此圖線(xiàn)可得該彈簧的原長(zhǎng)x0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m. (3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如下圖(c)所示時(shí)，該彈簧的長(zhǎng)度x＝________ cm. 解析　(1)為了刻度尺讀數(shù)準(zhǔn)確，要求刻度尺保持豎直．(2)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，可知：圖線(xiàn)與x軸的截距大小等于彈簧的原長(zhǎng)，即x0＝4 cm；圖線(xiàn)的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，代入數(shù)據(jù)得x＝10 cm. 答案　(1)豎直　(2)4　50　(3)10 5．某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0＝4.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示. 鉤碼個(gè)數(shù) 1 2 3 4 5 彈力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 彈簧的長(zhǎng)度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖4中作出Fx圖線(xiàn)； 圖4 (2)由此圖線(xiàn)可得，該彈簧勁度系數(shù)k＝________N/m； (3)圖線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因_________________________________________. 解析　(1)用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量的關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)誤差，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描成的點(diǎn)有時(shí)不會(huì)完全在一條直線(xiàn)上．這時(shí)所作直線(xiàn)應(yīng)盡量多的通過(guò)這些點(diǎn)，并使不在直線(xiàn)上的點(diǎn)盡量均勻分布在所作直線(xiàn)兩側(cè)．明顯與其他的點(diǎn)相差很遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍去．該題中所給出數(shù)據(jù)恰好可以在一條直線(xiàn)上，所以直接描點(diǎn)由刻度尺作圖即可． (2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比．由ΔF＝kΔx得k＝＝50 N/m，即圖線(xiàn)的斜率為彈簧的勁度系數(shù)． (3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時(shí)的長(zhǎng)度與平放時(shí)的長(zhǎng)度不一樣，平放時(shí)稍短一些．量取L0時(shí)，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺(tái)上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長(zhǎng)． 答案　(1)如下圖所示(2)50　(3)彈簧自身重力的影響