高考物理母題解讀（四） 曲線運動14.doc

高考母題解讀高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究高考母題，掌握母題解法規(guī)律，使學生觸類旁通，舉一反三，可使學生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題14、圓周運動實驗【方法歸納】圓周運動實驗主要有驗證向心力公式和有關圓周運動角速度線速度的測量，應用的知識主要有向心力公式、角速度公式、線速度公式等。典例（2010全國理綜卷1第22題）圖1是利用激光測轉速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉動，盤邊緣側面上有一小段涂有很薄的反光材料。當盤轉到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號轉變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來（如圖2所示）。（1）若圖2中示波器顯示屏橫向的每大格（5小格）對應的時間為5.00102 s ，則圓盤的轉速為_轉/s。（保留3位有效數(shù)字）（2）若測得圓盤直徑為10.20 cm，則可求得圓盤側面反光涂層的長度為 _ cm。（保留3位有效數(shù)字）【針對訓練題精選解析】1.（2012湖北百校聯(lián)考）某同學想利用dis測電風扇的轉速和葉片長度，他設計的實驗裝置如圖甲所示.該同學先在每一葉片邊緣粘上一小條長為的反光材料，當葉片轉到某一位置時，光傳感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在計箅機屏幕上顯示出矩形波，如圖乙所示.已知屏幕橫向每大格表示的時間為.則電風扇勻速轉動的周期為_s;若用游標卡尺測得的長度如圖丙所示，則葉片長度為_m.2（2012皖南八校聯(lián)考）在“用圓錐擺實驗驗證向心力公式的實驗中，ab為豎直轉軸，細繩一端系在a點，另一端與小球c相連，如圖所示。.當轉軸轉動時,c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。.實驗步驟如下：測量ac間細繩長度l；使ab軸轉動，并帶動c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動；測出此時c球做勻速圓周運動的周期t，并標出c球球心在ab軸上的投影點d，測出ad間距為s;算出c球做勻速圓周運動所需的向心力f.;算出c球所受的合力f;驗證向心力公式.(i )在上述實驗中還需要測量的物理量有哪些_a. c球的直徑 b. c球的質(zhì)量 c. c球轉動的角速度 d.當?shù)氐闹亓铀俣萭(ii)為了驗證向心力公式正確.請用已知的物理量和第(i )題中你所選擇的物理量表示出ad間距s=_.(iii)這一實驗方法簡單易行.但是有幾個因素可能會影響實驗的成功,請寫出一條: _【解析】：要驗證向心力公式，需要算出c球做勻速圓周運動所需的向心力f =m2lsin，需要算出c球所受的合力f=mgtan。而cos=s/l，l=l+d/2，c球的質(zhì)量m兩側可以消去，不需要測量。實驗測出此時c球做勻速圓周運動的周期t，可以計算出=2/t，所以還需要測量的物理量有c球的直徑d，當?shù)氐闹亓铀俣萭。由mgtan=mlsin可得s=?！敬鸢浮浚海ǎ? ad )（）s=（iii） 例如：垂足d的確定、小球是否在水平面上做勻速圓周運動等【點評】此題考查向心力公式。3（2008四川理綜22）一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉動。盤邊緣上固定一豎直的擋光片。盤轉動時擋光片從一光電數(shù)字計時器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖1 所示。圖2為光電數(shù)字計時器的示意圖。光源a中射出的光可照到b中的接收器上。若a、b間的光路被遮斷，顯示器c上可顯示出光線被遮住的時間。擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結果如圖3所示。圓盤直徑用游標卡尺測得，結果如圖4所示。由圖可知， 擋光片的寬度為_mm。圓盤的直徑為_cm。 若光電數(shù)字計時器所顯示的時間為50.0 ms，則圓盤轉動的角速度為_弧度/秒（保留3位有效數(shù)字）。圖4、（6分）（2012年4月上海崇明縣二模）一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d=40cm的紙帶環(huán), 安放在一個可以按照不同轉速轉動的固定轉臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫a，在狹縫a的正對面畫一條標志線，如圖1所示在轉臺開始轉動達到穩(wěn)定轉速時，向側面同樣開有狹縫b的紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫a轉至與狹縫b正對平行時，霧滴便通過狹縫a在紙帶的內(nèi)側面留下痕跡（若此過程轉臺轉過不到一圈）將紙帶從轉臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示圖2（1）設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為，則從圖2可知，其中速度最大的霧滴到標志線的距離s1=cm，速度最小的霧滴到標志線的距離s2=cm； （2）如果轉臺轉動的周期為t，則這些霧滴噴射速度范圍的計算表達式為v0= （用字母表示）； （3）如果以縱坐標表示霧滴速度v0、橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù)，畫出v0-圖線，如圖3所示，則可知轉臺轉動的周期為s5. （6分）（2012湖北黃岡期末）如圖甲所示，2011年11月3日凌晨，我國“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器首次成功實現(xiàn)了空間交會對接試驗，這是我國載人太空飛行的又一個里程碑.設想在未來的時間里我國已經(jīng)建立了載人空間站，空間站繞地球做勻速圓周運動而處于完全失重狀態(tài)，此時無法用天平稱量物體的質(zhì)量.某同學設計了在這種環(huán)境中測量小球質(zhì)量的實驗裝置，如圖乙所示：光電傳感器b能夠接受光源a發(fā)出的細激光束，若b被擋光就將一個電信號給與連接的電腦.將彈簧測力計右端用細線水平連接在空間站壁上，左端栓在另一穿過了光滑水平小圓管的細線mon上，n處系有被測小球，讓被測小球在豎直面內(nèi)以o點為圓心做勻速圓周運動.(1)實驗時，從電腦中讀出小球自第1次至第n次通過最高點的總時間t和測力計示數(shù)f，除此之外，還需要測量的物理量是：_.(2)被測小球質(zhì)量的表達式為 m=_用(1)中的物理量的符號表示.6.(2012江西三校聯(lián)考）在“用圓錐擺實驗驗證向心力公式”的實驗中，ab為豎直轉軸，細繩一端系在a點，另一端與小球c相連，如圖所示.當轉軸轉動時，c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。實驗步驟如下：測量ac間細繩長度l；使ab軸轉動，并帶動c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動；測出此時c球做勻速圓周運動的周期t，并標出c球球心在ab軸上的投影點d，測出ad間距為s；算出c球做勻速圓周運動所需的向心力f.；算出c球所受的合力f；驗證向心力公式。(i )在上述實驗中還需要測量的物理量有哪些_a. c球的直徑 b. c球的質(zhì)量 c. c球轉動的角速度 d.當?shù)氐闹亓铀俣萭(ii)為了驗證向心力公式正確.請用已測的物理量和第（i)題中你所選擇的物理量表示出ad間距s=_.(iii)這一實驗方法簡單易行.但是有幾個因素可能會影響實驗的成功,請寫出一條: _ _ 6. 答案：（1）