2024届高考物理一轮复习限时训练：验证平行四边形定则

实验题：验证力的平行四边形定则

1.某学习小组用如图甲所示的装置来“探究弹簧弹力与形变量的关系”，主要步骤如下：

a.把弹簧平放在水平桌面上，测出弹簧的原长x0；

b.测出一个钩码的质量m0；

c.将该弹簧悬吊在铁架台上让弹簧自然下垂，测出此时弹簧长度l0；

d.挂上一个钩码，测出此时弹簧长度l1；

e.之后逐渐增加钩码的个数，并测出弹簧对应的长度分别为li（i为钩码个数）；

f.计算出x＝li－x0，用x作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，作出的图线如图乙所示。

请根据以上操作、记录和图像回答以下问题：

（1）你认为m－x图像不过原点的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 

（2）已知钩码质量m0＝0.20 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，利用图乙求得弹簧劲度系数k＝　　　　 N/m（保留两位有效数字）； 

（3）m－x图像没过坐标原点，对于测量弹簧的劲度系数　　　　（选填“有”或“无”）影响； 

（4）将x＝li－l0作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，实验得到图线应是图中的　　　　。（填写下列四幅图的对应的字母选项） 

2.一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中：

（1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了如图（a）所示的F－x图像，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度。请通过图（a），分析并计算该弹簧的原长 x0＝　　　 cm，弹簧的劲度系数k＝　　　 N/m。该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计的示数如图（b）所示时，该弹簧的长度x＝　　　 cm。 

（2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图（c）所示。下列表述正确的是　　　　 。 

A.a的原长比b的长

B.a的劲度系数比b的大

C.a的劲度系数比b的小

D.测得的弹力与弹簧的长度成正比

3、某实验小组用如图1所示的装置进行探究两个互成角度的力的合成规律的实验，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。

（1）关于实验操作，下列步骤中必要的是　　　　 　。 

A.实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处

B.实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同

C.两分力的夹角应取90°较好，便于之后运算中采用勾股定理以探究两个互成角度的力的合成规律

D.拉力方向应与木板平面平行，且两个分力的值要适当大些

（2）某同学接着进行了如图2所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细绳系于O点，其下端用细绳挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录拉绳的方向。则图中弹簧测力计a的示数为　　　　N；弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会　　　　、弹簧测力计b的示数会　　　　　（填“变大”“不变”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）。 

4、某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材“探究两个互成角度的力的合成规律”。实验时，先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上，另一端挂矿泉水瓶，如图甲所示；然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上，另一端均连接于结点O，在结点O挂矿泉水瓶，静止时用智能手机的测角功能分别测出AO、BO与竖直方向的偏角α、β，如图乙所示。改变钉子B的位置，按照上述方法多测几次。

（1）依据上述方案并根据力的平行四边形定则，画出力的合成图，必须的操作是　　　　 　（选填选项前的字母）。 

A.实验中要使AO、BO长度相同

B.要测量弹簧的原长

C.要测量图甲、乙中弹簧的长度

D.实验中要使结点O的位置始终固定不变

（2）根据实验原理及操作，在作图时，图中　　　 　（选填“丙”或“丁”）是正确的。 

（3）某次实验中测得乙图中α＝30°，β＝45°，保持α偏角不变，将OB从乙图中位置沿顺时针缓慢转到水平位置，则OA中弹簧的长度将　　　　，OB中弹簧的长度将　　　　 　（选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”）。 

5、如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，A、B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为0.3 m的杆，将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作：

①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ

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，记录两个传感器的读数

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。

（1）根据表格，A传感器对应的是表中力　　　　（选填“F1”或“F2”），钩码质量为　　　　 kg（g取10 m/s2，结果保留1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

（3）实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形（而不是其他形状）轨道移动的主要目的是　　　。 

A.方便改变A传感器的读数

B.方便改变B传感器的读数

C.保持轻杆右端O的位置不变

D.方便改变细绳与杆的夹角θ

1、答案：（1）弹簧自重的影响　（2）2.6×102　（3）无　（4）A

2、答案：（1）8　25　20　（2）B

3、答案：（1）D　（2）5.80　变小　变大

4、答案：（1）BC　（2）丙（3）一直增大　先减小后增大

5、答案：（1）F1　0.05　（2）C　（3）C