高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第四节 力的合成同步测试题

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A．用两个弹簧测力计拉小圆环时，两细绳之间的夹角必须为90°，以便求出合力的大小
B．用两个弹簧测力计拉小圆环时，小圆环的位置必须与用一个弹簧测力计拉时小圆环的位置重合
C．若用两个弹簧测力计拉时合力的图示F与用一个弹簧测力计拉时拉力的图示F′不完全重合，说明力的平行四边形定则不一定是普遍成立的
D．同一实验过程中，小圆环所处的位置O允许变动
解析：选B 两细绳之间的夹角是任意的，A错误；同一实验过程中，前后两次小圆环的位置相同，力的作用效果才相同，B正确，D错误；由于测量和作图存在误差，F′和F的方向不一定完全重合，实验可以证明，在误差允许的范围内，平行四边形定则总是成立的，C错误。
2.用如下的器材和方法可以“探究两个互成角度的力的合成规律”，在圆形桌子上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑、等高的定滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。第一次实验的步骤如下：
A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止
B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三个拉力的图示
C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度
D．检验对角线的长度和绕过P1绳的拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上
(1)第一次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量一定大于________且小于________。
(2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。实验中，若桌面不水平________(填“会”或“不会”)影响实验的结论。
解析：(1)若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子的拉力的合力F的范围是2mg－mg≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的钩码质量在m～3m之间，即第三根绳挂的钩码质量一定大于m且小于3m。
(2)本实验不是先用一根绳拉结点，然后用两根绳去拉结点，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变，若桌面不水平，也不会影响实验的结论。
答案：(1)m 3m (2)不必 不会
3．在“探究两个互成角度的力的合成方法”中，将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小分度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时；两根细绳相互垂直，如图甲所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出。
(1)由图甲可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N。(只需读到0.1 N)
(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
解析：(1)由题图甲知，竖直向下的弹簧测力计读数为2.5 N，水平向右的弹簧测力计读数为4.0 N。
(2)两力均是0.5 N的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边长表示0.5 N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力如图所示。
答案：(1)2.5 4.0 (2)见解析图
4.在进行“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验中，用如图(a)所示的两个力拉弹簧使之伸长至某一位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角为90°。(图中钩码规格相同)
(1)换用一根线牵引弹簧[图(b)]，使弹簧的伸长量与两个力作用时相同，此时需要挂________个与图甲中相同规格的钩码。
(2)你对合力与分力遵循的规律作出的猜想是_________________。
(3)本实验采用的科学方法是__________。
A．理想实验 B．等效替代
C．控制变量 D．物理模型
解析：(1)设一个钩码受到的重力为G，题图(a)中互成90°的两个力F1＝3G，F2＝4G，则合力为F＝eq \r(F12＋F22)＝5G，题图(b)中为了保持拉力的作用效果相同，故要挂5个规格相同的钩码。
(2)根据3、4、5个钩码及夹角的关系，可知猜想出力的合成遵循平行四边形定则或三角形定则。
(3)该实验保证合力与几个分力共同作用的作用效果相同，运用了等效替代法，故B正确。
答案：(1)5 (2)力的合成遵循平行四边形定则(或三角形定则) (3)B
5．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架，弹簧，直尺，量角器，坐标纸，细线，定滑轮(位置可调)两个，钩码若干。支架带有游标尺和主尺，游标尺(带可滑动的指针)固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。
实验步骤如下：
(1)仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00 N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹簧挂钩上用细线悬挂小钩码作为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。
(2)搭建的实验装置示意图如图2。钩码组mA＝40 g，钩码组mB＝30 g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得α＝36.9°，β＝53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为________cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F＝________N。当地重力加速度g为9.80 m/s2。
(3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图框中做出，用平行四边形定则做出合力F′。
(4)依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果________(填写“有”或“无”)影响。
解析：(2)游标卡尺精确度为eq \f(1 mm,10)＝0.1 mm，读数为97 mm＋8×0.1 mm＝97.8 mm＝9.78 cm。
则弹簧拉力的增加量为ΔF＝kΔx＝5.00×9.78×10－2N＝0.489 N。
(3)根据题意可知OA绳产生的拉力为FOA＝mAg＝40×10－3×9.8 N＝0.392 N，OB绳产生的拉力为FOB＝mBg＝30×10－3×9.8 N＝0.294 N，合力F′如图所示。
(4)在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。
答案：(2)9.78 0.489 (3)见解析图 (4)无