《2025年人教金学典同步练习册同步解析与测评高中物理必修第一册人教版》

7. (2023·全国乙)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和若干图钉。完成下列实验步骤。
(1)用图钉将白纸固定在水平木板上。
(2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力$F_{1}$和$F_{2}$的大小，并C、D。(多选，填答案前的字母)
A. 用刻度尺量出橡皮条的长度
B. 用刻度尺量出两细线的长度
C. 用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D. 用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
(3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。
(4)选择合适标度，由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作$F_{1}$和$F_{2}$的合成图，得出合力$F'$的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。
(5)比较$F'$和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。

答案： 7.
(2)C、D；
(3)相同位置；
(5)大小和方向
[解析]
(2)不需要用刻度尺量出橡皮条的长度和细线的长度，故A、B选项错误；合力与分力是等效替代的关系，作用效果相同，用一个弹簧测力计拉小圆环时，应拉到同一位置，则需要用铅笔记录小圆环的位置，故C选项正确；需要记录两个拉力的大小和方向，则需要用铅笔在白纸上标记出两细线的方向，故D选项正确。故A、B选项错误，C、D选项正确。
(3)合力与分力是等效替代的关系，作用效果相同，用一个弹簧测力计拉小圆环时，应拉到同一位置。
(5)力是矢量，既有大小也有方向，则需要比较$F^{'}$和F的大小和方向。

8. (2022·湖南)小圆同学用橡皮条、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等设计了如图3.6 - 7所示的实验装置，用来测量冰墩墩玩具的质量，其主要实验步骤如下。

(1)查找资料，得知该种硬币的质量为每枚6.05g。
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮条的长度l，记录数据如表3.6 - 1所示。

(3)根据表中数据在图3.6 - 8甲中描点，并绘制图线。
(4)取出全部硬币后，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，系统稳定后，橡皮条长度的示数如图3.6 - 8乙所示，此时橡皮条的长度为15.36(15.35~15.37均可)cm。
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为127g(结果保留三位有效数字)。

答案：
8.
(3)如答图3.6 - 5所示；
(4)$15.36(15.35\sim15.37$均可)；
(5)$127$
[解析]
(3)根据表中数据描点连线，如答图3.6 - 5所示。
(4)由题图3.6 - 8乙可知刻度尺的分度值为$1mm$，故橡皮条的长度$l = 15.36cm$。
(5)设橡皮条的劲度系数为k，原长为$l_0$，则$n_1mg = k(l_1 - l_0)$，$n_2mg = k(l_2 - l_0)$
则橡皮条的劲度系数
$k=\frac{(n_2 - n_1)mg}{l_2 - l_1}=\frac{10}{3}mg(N/cm)$
从$l - n$图线上的信息可得
$k=\frac{(n_2 - n_1)mg}{l_2 - l_1}=\frac{10}{3}mg(N/cm)$
$l_0=\frac{n_2l_1 - n_1l_2}{n_2 - n_1}=9.05cm$
设冰墩墩玩具的质量为$m^{'}$，则有$m^{'}g = k(l^{'} - l_0)$
可得$m_1=\frac{10}{3}×6.05×(15.35 - 9.05)g = 127g$。