物理練習(xí)（新教材粵教版）第四章拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)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

1．如圖所示為向心力演示裝置，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球也隨著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板(即擋板A、B、C)對(duì)小球的壓力提供．球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8.根據(jù)標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的比值．利用此裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)．已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為1∶2∶1.(1)要探究向心力與軌道半徑的關(guān)系時(shí)，把皮帶套在左、右兩個(gè)塔輪的半徑相同的位置，把兩個(gè)質(zhì)量________(選填“相同”或“不同”)的小球放置在擋板________和擋板________位置(選填“A”“B”或“C”)．(2)把兩個(gè)質(zhì)量不同的小球分別放在擋板A和C位置，皮帶套在左、右兩個(gè)塔輪的半徑之比為1∶2，則放在擋板A處的小球與C處的小球角速度大小之比為________．(3)把兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和C位置，皮帶套在左、右兩邊塔輪的半徑之比為3∶1，則轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)左、右標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為________．2．(2023·山東泰安市模擬)為探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，小明按圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，物塊放在平臺(tái)卡槽內(nèi)，平臺(tái)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)轉(zhuǎn)速可以控制，光電計(jì)時(shí)器可以記錄轉(zhuǎn)動(dòng)快慢．(1)為了探究向心力與角速度的關(guān)系，需要控制__________保持不變，小明由計(jì)時(shí)器測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T，計(jì)算ω2的表達(dá)式是____________．(2)小明按上述實(shí)驗(yàn)將測(cè)算得的結(jié)果用作圖法來處理數(shù)據(jù)，如圖乙所示，縱軸F為力傳感器讀數(shù)，橫軸為ω2，圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________________________，用電子天平測(cè)得物塊質(zhì)量為kg，直尺測(cè)得半徑為cm，圖線斜率為__________kg·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．3．(2023·山東煙臺(tái)市模擬)某同學(xué)為了測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．拉力傳感器豎直固定，一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線上端固定在傳感器的固定掛鉤上，下端系一小鋼球，鋼球底部固定有遮光片，在拉力傳感器的正下方安裝有光電門，鋼球通過最低點(diǎn)時(shí)遮光片恰能通過光電門．小明同學(xué)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d，如圖乙所示，則d＝____________mm；(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球的直徑為D，用刻度尺測(cè)量小鋼球到懸點(diǎn)的擺線長(zhǎng)為l；(3)拉起小鋼球，使細(xì)線與豎直方向成不同角度，小鋼球由靜止釋放后均在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，記錄遮光片每次通過光電門的遮光時(shí)間Δt和對(duì)應(yīng)的拉力傳感器示數(shù)F；(4)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖所示的F－eq\f(1,Δt2)圖像，已知圖像與縱軸交點(diǎn)為a，圖像斜率為k，則通過以上信息可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣缺磉_(dá)式為g＝____________(用題目中所給物理量的符號(hào)表示)；(5)如果在實(shí)驗(yàn)過程中所系的細(xì)線出現(xiàn)松動(dòng)，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出的當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的值比實(shí)際值________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．4．(2023·重慶市第八中學(xué)高三檢測(cè))小明同學(xué)為探究向心力F與線速度v的關(guān)系，用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)．其中質(zhì)量為m的小圓柱體放在未畫出的水平光滑圓盤上，沿圖中虛線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．力電傳感器測(cè)定圓柱體的向心力，光電傳感器測(cè)定線速度，軌跡的半徑為r.實(shí)驗(yàn)過程中保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變．(1)該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為________．A．等效替代法B．理想化模型法C．控制變量法(2)改變線速度v，并進(jìn)行多次測(cè)量，該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù)，如下表所示：v/(m·s－1)F/N該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了以下四個(gè)圖像，其中能較為直觀地展示向心力F與線速度v關(guān)系的圖像是________．(3)根據(jù)圖像分析的結(jié)果，小明可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論_____________________________________.5．某同學(xué)設(shè)計(jì)了用如圖所示裝置探究向心力與質(zhì)量、半徑關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．水平桿光滑，豎直桿與水平桿鉸合在一起，互相垂直，繞過定滑輪的細(xì)線兩端分別與物塊和力傳感器連接．(1)探究向心力與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，讓物塊1、2的質(zhì)量不同，測(cè)出物塊1、2的質(zhì)量分別為m1、m2，保持__________________相同，轉(zhuǎn)動(dòng)豎直桿，測(cè)出不同角速度下兩力傳感器的示數(shù)F1、F2，測(cè)出多組F1、F2，作出F1－F2圖像，如果作出的圖像是過原點(diǎn)的直線，且圖像的斜率等于________，則表明在此實(shí)驗(yàn)過程中向心力與質(zhì)量成正比．(2)探究向心力與半徑關(guān)系時(shí)，讓物塊1、2的________相同，測(cè)出物塊1和物塊2到豎直桿的距離分別為r1