实验六　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系练习-2024年高考物理一轮复习

实验六　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1．在使用如图所示的向心力演示器探究向心力大小与哪些因素有关的实验中： (1) 本实验采用的是________． A．放大法　　 B．累积法 C．微元法　　 D．控制变量法 (2) 通过本实验可以得到的结果有________________________________ _____________________________． A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 2．如图所示，有一某同学探究物体做圆周运动所需要的向心力与物体质量、运动半径及线速度关系的实验装置，做圆周运动的物体放置在水平光滑圆盘上，力传感器(大小可不计)测量绳子上的拉力F，速度传感器(质量可不计)测量物体的线速度v，该同学通过保持物体质量m和运动半径r不变，来探究向心力F与线速度v的关系． (1) 该同学采用的是________． A．放大法　　　 B．控制变量法 C．等效替代法　　　 D．理想模型法 (2) 该同学改变线速度v大小，多次测量，记录下五组数据，如下表所示： v/(m·s-1) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 F/N 1.98 8.10 18.6 32.1 49.7 请对数据分析，可以得出的实验结论是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________. (3) 该同学通过多次实验，得到了向心力与物体的质量、半径的关系，发现与把向心加速度代入牛顿第二定律得到的向心力表达吻合，那么，根据作出的F-v2的图结合向心力表达式，若物体运动半径r＝0.3 m，可得物体的质量 m＝______ kg.(保留两位有效数字) 3．如图所示是“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的实验原理图，已知重力加速度为g，某同学设计的部分实验步骤如下： ① 用天平测出钢球的质量m. ② 将钢球用细线拉起，贴近钢球，在其下方平放一张画有多个同心圆的白纸，使其圆心恰好位于悬点正下方． ③ 使钢球做圆锥摆运动． ④ 通过纸上的圆对照得出钢球做匀速圆周运动的轨迹． ⑤ 用秒表记下钢球运动一圈的时间作为钢球的转动周期T. ⑥ 用刻度尺测出轨迹的半径R. (1) 以上测量中第⑤步会造成较大误差，为减小该误差应该________． (2) 钢球所需向心力的表达式F1＝________(用上述测得的量表示). (3) 该同学又用刻度尺测出细线的长度l，则钢球所受合力的表达式F2＝________(用m、g、l、R等表达). (4) 将测量数据代入F1、F2的表达式，发现F1、F2近似相等，则说明以上得出的向心力表达式是正确的． 4．如图甲所示为某学习小组的同学们用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验情景．调节平台的高度，尽量使纸面贴近小球但不接触．用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆做匀速圆周运动． 　　　　 (1) 若忽略小球运动中受到的阻力，小球的质量为m，重力加速度为g.在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动所需的向心力大小F需＝______(用m、n、t、r及相关的常量表示).用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知小球做此圆周运动所提供的向心力大小F供＝________(用m、h、r及相关的常量表示). (2) 保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t.学习小组的同学们想用图像来处理多组实验数据．为了直观反映物理量间的关系，应合理选择坐标轴的相关变量，应该画________(填“t2-h”或“t-r”)图像．画出的图像如图乙所示，则引起图像中出现横截距的原因是__________________________ ____________________________________________________________________________________________________________. 答案与解析 实验六　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1. (1) D　(2) A 解析：(1) 使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速