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

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.(2024·浙江嘉興模擬)小興利用圖1裝置探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系。圖1(1)開始時(shí)皮帶在兩個(gè)變速塔輪2、3的最上面一層，若要探究小球受到的向心力大小和角速度大小的關(guān)系，下列做法正確的是________。A.用體積相同的鋼球和鋁球做實(shí)驗(yàn)B.將變速塔輪2、3上的皮帶往下移動(dòng)C.用秒表記錄時(shí)間、計(jì)算兩個(gè)小球的角速度D.將兩個(gè)小球都放在長槽上(2)若放在長槽和短槽的三個(gè)小球均為質(zhì)量相同的鋼球，皮帶所在塔輪的半徑之比為1∶1，逐漸加大轉(zhuǎn)速，左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比會(huì)________(選填“變大”“變小”“不變”或“無法確定”)；當(dāng)小興以1r/s的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比是________。2.(2024·四川瀘州診斷性考試)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖2甲所示的裝置探究向心力大小與周期、半徑之間的關(guān)系，輕繩一端系著小球，另一端固定在豎直桿上的力傳感器上，小球套在光滑水平桿上。水平桿在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下可以在水平面內(nèi)繞豎直桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量為m，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，電子計(jì)數(shù)器可記錄桿做圓周運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)n，用秒表記錄小球轉(zhuǎn)動(dòng)n圈的時(shí)間為t。圖2(1)若保持小球運(yùn)動(dòng)半徑不變，僅減小運(yùn)動(dòng)周期，小球受到的拉力將________；若保持小球運(yùn)動(dòng)的周期不變，僅減小運(yùn)動(dòng)半徑，小球受到的拉力將________(以上兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)。(2)該小組同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變，選用質(zhì)量為m1的小球甲和質(zhì)量為m2(m1>m2)的小球乙做了兩組實(shí)驗(yàn)。兩組實(shí)驗(yàn)中分別多次改變小球運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了F與eq\f(n,t)關(guān)系如圖乙所示的①和②兩條曲線，圖中反映小球甲的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是________(選填“①”或“②”)。3.某同學(xué)利用圖3甲所示的DIS向心力實(shí)驗(yàn)器來探究砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)所需要向心力F與其質(zhì)量m、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r和轉(zhuǎn)動(dòng)線速度v之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)，砝碼和擋光桿隨旋臂一起做圓周運(yùn)動(dòng)，砝碼所需的向心力可通過牽引桿由力傳感器測(cè)得，擋光桿每經(jīng)過光電門一次，通過力傳感器和光電門就同時(shí)獲得一組向心力F和擋光桿擋光時(shí)間t的數(shù)據(jù)。牽引桿的質(zhì)量和一切摩擦可忽略。圖3(1)為了探究向心力大小與線速度的關(guān)系，則應(yīng)保持________和________不變(用題中給出物理量的符號(hào)表示)。(2)已知擋光桿和砝碼到轉(zhuǎn)軸的距離均為L，擋光桿的擋光寬度為d，在滿足(1)的條件下，改變其轉(zhuǎn)速得到多組F、t的數(shù)據(jù)，得到F－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)圖線如圖乙所示。根據(jù)圖乙得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)求得圖線的斜率為k，則砝碼的質(zhì)量為________(用題中給出物理量的符號(hào)表示)。4.如圖4所示，是一個(gè)研究向心力與哪些因素有關(guān)的DIS實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，其中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓柱體的質(zhì)量為m，放置在未畫出的圓盤上，圓周軌道的半徑為r，力傳感器測(cè)定的是向心力，光電傳感器測(cè)定的是圓柱體的線速度。(1)以下是保持圓柱體質(zhì)量和圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑不變的條件下，根據(jù)某組實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)作出的F－v，F(xiàn)－v2，F(xiàn)－v3三個(gè)圖像。研究圖像后，可得出向心力F和圓柱體的線速度v的關(guān)系是_________________________________。v/m·s－111.522.53F/N0.8823.55.57.9(2)為了研究F和r成反比的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)除了保持圓柱體質(zhì)量不變外，還應(yīng)保持物理量_____________________________不變。(3)若半徑r＝0.1m，根據(jù)你已經(jīng)學(xué)習(xí)過的向心力公式以及上面的圖線可以推算出，本實(shí)驗(yàn)中圓柱體的質(zhì)量是________kg。5.(2024·廣東汕頭高三月考)某同學(xué)用如圖5(a)所示裝置探究鋼質(zhì)小球自由擺動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)的速度大小與此時(shí)細(xì)線拉力的關(guān)系。其中力傳感器顯示的是小球自由擺動(dòng)過程中各個(gè)時(shí)刻細(xì)線拉力FT的大小，光電門測(cè)量的是鋼球通過光電門的擋光時(shí)間Δt。圖5(1)調(diào)整細(xì)線長度，使細(xì)線懸垂時(shí)，鋼球中心恰好位于光電門中心。(2)要測(cè)量小球通過光電門的速度，還需測(cè)出____________(寫出需要測(cè)量的物理量及其表示符號(hào))，小球通過光電門的速度表達(dá)式為v＝__________(用題中所給字母和測(cè)出的物理量符號(hào)表示)。(3)由于光電門位于細(xì)線懸點(diǎn)的正下方，此時(shí)細(xì)線的拉力就是力傳感器顯示的各個(gè)時(shí)刻的拉力FT中的________(選填“最大值”“最小值”或“平均值”)。(4)改變小球通過光電門的速度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組速度v和對(duì)應(yīng)拉力FT的數(shù)據(jù)，作出FT－v2圖像如圖(b)所示。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.7m/s2，則由圖像可知，小球的質(zhì)量為________kg，光電門到懸點(diǎn)的距離為________m。6.某同學(xué)做驗(yàn)證向心力與線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖6所示。一輕質(zhì)細(xì)線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球，鋼球靜止時(shí)剛好位于光電門中央。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖6①測(cè)出鋼球直徑d；②將鋼球懸掛靜止不動(dòng)，此時(shí)力傳感器示數(shù)為F1，量出線長L；③將鋼球拉到適當(dāng)?shù)母叨忍庫o止釋放，光電門計(jì)時(shí)器測(cè)出鋼球的遮光時(shí)間為t，力傳感器示數(shù)的最大值為F2；已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/p>