2024高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)六探究向心力大小與半徑角速度質(zhì)量的關(guān)系練習(xí)含解析魯科版

PAGE5-試驗(yàn)六探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系1.如圖所示是用以說(shuō)明向心力和質(zhì)量、半徑之間關(guān)系的儀器,球P和Q可以在光滑桿上無(wú)摩擦地滑動(dòng),兩球之間用一條輕繩連接,mP=2mQ,當(dāng)整個(gè)裝置以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),兩球離轉(zhuǎn)軸的距離保持不變,則此時(shí) ()A.兩球受到的向心力大小相等B.P球受到的向心力大于Q球受到的向心力C.兩球均受到重力、支持力和向心力三個(gè)力的作用D.當(dāng)ω增大時(shí),Q球?qū)⒀貤U向外運(yùn)動(dòng)【解析】選A。兩球均受到重力、支持力和繩子的拉力作用,向心力是三個(gè)力的合力;兩球的重力均與支持力平衡,由繩的拉力供應(yīng)向心力,則P球受到的向心力等于Q球受到的向心力,所以A選項(xiàng)是正確的,B、C錯(cuò)誤;依據(jù)向心力大小相等得到,mPωP2rP=mQωQ2rQ,因?yàn)榻撬俣认嗤?此方程與角速度無(wú)關(guān),所以當(dāng)ω增大時(shí),兩球半徑不變,P球不會(huì)向桿外運(yùn)動(dòng)2.如圖所示,在驗(yàn)證向心力公式的試驗(yàn)中,質(zhì)量相同的鋼球①、②分別放在轉(zhuǎn)盤(pán)A、B上,它們到所在轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸的距離之比為2∶1。a、b分別是與A盤(pán)、B盤(pán)同軸的輪。a、b的輪半徑之比為1∶2,用皮帶連接a、b兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼球①、②所受的向心力之比為 ()A.8∶1B.4∶1C.2∶1D.1∶2【解析】選A。皮帶傳送,邊緣上的點(diǎn)線速度大小相等,所以va=vb,a輪、b輪半徑之比為1∶2,所以由v=rω得:ωaωb=rbra=21,共軸的點(diǎn)角速度相等,兩個(gè)鋼球的角速度分別與共軸輪子的角速度相等,則ω1ω2=21。依據(jù)向心加速度a=rω2,則知a1a2=81。鋼球的質(zhì)量相等,由F=ma得3.用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體須要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)。(1)本試驗(yàn)采納的科學(xué)方法是________。

A.限制變量法 B.累積法C.微元法 D.放大法(2)圖示情景正在探究的是________。

A.向心力的大小與半徑的關(guān)系B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系(3)通過(guò)本試驗(yàn)可以得到的結(jié)果是________。

A.在質(zhì)量和半徑肯定的狀況下,向心力的大小與角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑肯定的狀況下,向心力的大小與線速度的大小成正比C.在半徑和角速度肯定的狀況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度肯定的狀況下,向心力的大小與半徑成反比【解析】(1)在這兩個(gè)裝置中,限制半徑、角速度不變,只變更質(zhì)量,來(lái)探討向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系,故采納限制變量法,A正確。(2)限制半徑、角速度不變,只變更質(zhì)量,來(lái)探討向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系,所以D選項(xiàng)是正確的。(3)通過(guò)限制變量法,得到的結(jié)果為在半徑和角速度肯定的狀況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比,所以C選項(xiàng)是正確的。答案:(1)A(2)D(3)C4.如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的試驗(yàn)裝置,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓柱體放置在水平光滑圓盤(pán)上,力傳感器測(cè)量向心力F,速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v,該同學(xué)通過(guò)保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變,來(lái)探究向心力F與線速度v的關(guān)系: (1)該同學(xué)采納的試驗(yàn)方法為_(kāi)_______。

A.等效替代法B.限制變量法C.志向化模型法 D.比值法(2)變更線速度v,多次測(cè)量,該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù),如表所示:v/m·s-11.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)分析后,在圖乙坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn)。①作出F-v2圖線;②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑r=0.2m,由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=________kg(保留兩位有效數(shù)字)

【解析】(1)試驗(yàn)中探討向心力和速度的關(guān)系,保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變,采納的試驗(yàn)方法是限制變量法,所以B選項(xiàng)是正確的。(2)①作出F-v2圖線,如圖所示。②依據(jù)F=mv2r知,圖線的斜率k=mr,則有:答案:(1)B(2)①見(jiàn)解析圖②0.185.某愛(ài)好小組用如圖甲所示的裝置與傳感器結(jié)合,探究向心力大小的影響因素。試驗(yàn)時(shí)用手撥動(dòng)旋臂產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng),力傳感器和光電門(mén)固定在試驗(yàn)器上,測(cè)量角速度和向心力。(1)電腦通過(guò)光電門(mén)測(cè)量擋光桿通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間,并由擋光桿的寬度d、擋光桿通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt、擋光桿做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r,自動(dòng)計(jì)算出砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度,則其計(jì)算角速度的表達(dá)式為_(kāi)_______________。

(2)圖乙中?、佗趦蓷l曲線為相同半徑、不同質(zhì)量下向心力與角速度的關(guān)系圖線,由圖可知。曲線①對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量__________(選填“大于”或“小于”)曲線②對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量。

【解析】(1)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度v=d由ω=v計(jì)算得出:ω=d(2)圖中拋物線說(shuō)明:向心力F和ω2成正比;若保持角速度和半徑都不變,則質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的