高三物理实验复习探究向心力大小与半径角速度质量的关系习题选编 含答案Word文档格式.docx
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操作四:
手握绳结A,再向杯中添30mL的水,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。
①操作二与一相比较:
质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;
操作三与一相比较:
质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;
操作四与一相比较:
________相同,向心力大小与________有关;
②物理学中这种实验方法叫________法。
③小组总结阶段,在空中甩动纸杯的同学谈感受时说:
“感觉手腕发酸,感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力,跟书上说的不一样”,你认为该同学的说法正确吗?
答:
________。
【答案】)BD角速度、半径质量大小控制变量不正确,见解析
2、根据公式
和
,某同学设计了一个实验来感受向心力。
如图甲所示,用一根细绳(可视为轻绳)一端拴一个小物体,绳上离小物体40cm处标为点A,80cm处标为点B。
将此装置放在光滑水平桌面上(如图乙所示)抡动细绳,使小物体做匀速圆周运动,请另一位同学帮助用秒表计时。
手握A点,使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周,体会此时绳子拉力的大小
。
手握B点,使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周,体会此时绳子拉力的大小
手握B点,使小物体在光滑水平桌面上每秒运动两周,体会此时绳子拉力的大小
(1)小物体做匀速圆周运动的向心力由________提供;
(2)操作二与操作一相比,是为了控制小物体运动的________相同;
(3)如果在上述操作中突然松手,小物体将做________。
【答案】绳子拉力周期(或角速度、转速)匀速直线运动
3、如图,用一根结实的细绳拴住一个小物体,在足够大的,光滑水平桌面上抡动细绳,使小物体做匀速圆周运动,则:
①当你抡动细绳,使小物体做匀速圆周运动时,作用在小物体的拉力________。
A.沿绳指向圆心B.沿绳背向圆心
C.垂直于绳与运动方向相同D.垂直于绳于运动方向相反
②松手后,物体做________。
A.半径更大的圆周运动B.半径更小的圆周运动
C.平抛运动D.直线运动
③若小物体做圆周运动的半径为0.4m.质量为0.3kg,每秒匀速转过5转,则细绳的拉力为________N.(结果用舍有“
”的式子表示)
【答案】AD
4、某物理兴趣小组猜想向心力大小与小球质量、半径及角速度有关。
现做如下实验,用细线穿过光滑笔杆中,一端拴住小球,另一端用一只手牵住,另一只手抓住笔杆并用力转动,使小球做圆周运动,可近似认为细线拉力提供了小球所器的向心力,实验过程如下:
(1)在保证小球质量和角速度不变的条件下,通过改变小球做圆周运动的_____,感受向心力的大小;
(2)换用不同质量的小球,在保证_____和半径不变的条件下,感受向心力的大小;
(3)在小球质量为m和运动半径为R不变的条件下,小球做圆周运动所在平面距水平地面的高度为H,当角速度增加到某值时,细线突然断掉,小球做平抛运动,测得小球落地点到转轴的水平距离为x,当地重力加速度为g,则细线恰好断裂时,小球的速度大小是_____,细线所能承受的最大拉力是_____(用题中字母符号表示)。
【答案】半径角速度
5、如图是向心力演示仪的示意图,转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球就做匀速圆周运动。
小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。
皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上,可改变两个塔轮的转速比,以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。
现将小球A和B分别放在两边的槽内,如图所示。
要探究向心力与角速度的关系,应保证两球的质量和运动半径相同,使两球的角速度_______(选填“相同”或“不同”)。
皮带套的两个塔轮的半径分别为
、
某次实验让
,则A、B两球的角速度之比为______________。
【答案】不同1:
2
6、某同学利用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。
(1)为了单独探究向心力跟小球质量的关系,必须用________法;
(2)转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球随之做匀速圆周运动。
这时我们可以看到弹簧测力筒上露出标尺,通过标尺上红白相间等分格数,即可求得两个球所受的________;
(3)该同学通过实验得到如下表的数据:
次数
球的质量m/g
转动半径r/cm
转速/每秒几圈
向心力大小F/红格数
1
14.0
15.00
2
28.0
4
3
8
30.00
根据以上数据,可归纳概括出向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是:
___________________(文字表述);
(4)实验中遇到的问题有:
_________(写出一点即可)。
【答案】控制变量向心力大小之比(或向心力之比)向心力F跟小球质量m成正比,跟转速n的平方成正比,跟运动半径r成正比(或向心力F跟小球质量m、转速n的平方、运动半径r的乘积成正比)难以保证小球做匀速圆周运动,转速难按比例调节和露出格子数(或力的读数)不稳定,难定量化
7、在探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验中,如图所示,是研究哪两个物理量之间的关系___________
A.
研究向心力与质量之间的关系
B.研究向心力与角速度之间的关
C.研究向心力与半径之间的关系
D.研究向心力与线速度之间的关系
【答案】A
8、如图所示,图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图,图乙为俯视图.图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同.当a、b两轮在皮带的传动下匀速转动.
(1)两槽转动的角速度
______
.(选填“>”“=”或“<”=).
(2)现有两质量相同的钢球,①球放在A槽的边缘,②球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为
.则钢球①、②的线速度之比为______;
受到的向心力之比为______.
【答案】=;
2:
1;
9、如图所示,图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图,图乙为俯视图。
图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同。
当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动,两质量相同的钢球,1球放在A槽的边缘,2球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为2:
1。
(1)钢球1、2转动的角速度之比_________。
(2)钢球1、2受到的向心力之比为_________。
【答案】1:
12:
1
10、向心力演示器如下图所示。
匀速转动手柄1可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球也随着做匀速圆周运动.使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。
球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8。
已知测力套筒的弹簧相同,根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
若将变速塔轮2、3上的皮带共同往下移动一级,则长槽和短槽的角速度之比会_____(填“变大”、“不变”、“变小”或者“无法确定”);
如图所示,放在长短槽内的三个小球的质量相等,皮带所在左右塔轮的半径也相等,则在加速转动过程中,左右标尺漏出的红白等分标记会_______(填“变长”、“不变”、“变短”或者“不确定”),两边红白等分标记之比会_______(填“变大”、“不变”、“变小”或者“无法确定”),在匀速转动的过程中,左右标尺红白标记之比为________。
【答案】变小变长不变3:
11、一实验小组利用数字实验系统探究圆周运动中向心力与角速度、半径的关系.他们让一砝码做半径r=0.08m的圆周运动,通过数字实验系统测得到若干组向心力F和对应的角速度ω,做出F﹣ω的关系图象如图甲所示.
(1)通过分析图象,猜测F与ω2可能成正比.为进一步证实猜测,可做________关系图象来验证.
(2)将砝码做圆周运动的半径r分别调整为0.04m、0.12m,在一个坐标系中又得到两条F﹣ω图象,如图乙所示.做一条平行于纵轴的辅助线,观察________和________的比值,得到力F和半径r成正比的结论.
【答案】
(1)F﹣ω2
(2)力;
半径
12、在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,细绳的悬点刚好与一竖直放置的刻度尺零刻度线对齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,调整白纸的位置,设法使球刚好沿纸上某个半径为r的圆做圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g。
(1).用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动需要的向心力表达式为Fn=__________.
(2).通过刻度尺测得小球运动轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为F=__________;
(3).改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的
关系图象为一直线时,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式为k=__________.
13、某同学做验证向心力与线速度关系的实验。
装置如图所示,一轻质细线上端固定在拉力传感器上,下端悬挂一小钢球。
钢球静止时刚好位于光电门中央。
主要实验步骤如下:
①用游标卡尺测出钢球直径d;
②将钢球悬挂静止不动,此时力传感器示数为F1,用米尺量出线长L;
③将钢球拉到适当的高度处释放,光电门计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2;
已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示:
(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=____,向心力表达式
=____。
(2)钢球经过光电门时的所受合力的表达式F合=___。
14、某物理小组的同学设计了一个测量玩具小车通过凹形桥最低点时速度的实验。
所用器材有:
玩具小车m车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器m桥(圆弧部分的半径为R=0.20m)。
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数m桥为1.00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数m桥+m车为______kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m;
多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号
5
m(kg)
1.85
1.75
1.80
(4)根据以上数据,可求出小车m车经过凹形桥最低点时对桥的压力为______N;
小车通过最低点时的速度大小为______m/s。
(重力加速度大小取10m/s2,计算结果保留2位有效数字)
15、装有拉力传感器的轻绳,一端固定在光滑水平转轴O,另一端系一小球,空气阻力可以忽略.设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲),通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是
,在最低点时绳上的拉力大小是
.某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度.
(1)小明同学认为,实验中必须测出小球的直径,于是他用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=_______mm.
(2)小军同学认为不需要测小球的直径.他借助最高点和最低点的拉力
,再结合机械能守恒定律即可求得.小军同学还需要测量的物理量有__________(填字母代号).
A.小球的质量m
B.轻绳的长度
C.小球运动一周所需要的时间T
(3)根据小军同学的思路,请你写出重力加速度g的表达式____________.
【答案】5.693-5.697A
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