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《2020版新教材高中物理3.2.2探究影响向心力大小的因素课堂检测（含解析）鲁教版.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、探究影响向心力大小的因素1.如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①放在A盘的边缘,钢球②放在B盘的边缘,A、B两盘的半径之比为2∶1。a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2,当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时,钢球①、②受到的向心力之比为( )A.2∶1B.4∶1C.1∶4D.8∶1【解析】选D。皮带传动,边缘上的点线速度大小相同,所以va=vb,a、b轮的半径比为1∶2,根据v=rω可知,==,共轴的点角速度相同,两个钢球的角速度与两个共轴的轮子的角速度相同,则
2、=,根据a=rω2可得=,两钢球质量相等,由F=ma可知,两钢球受到的向心力之比为8∶1,则A、B、C错误,D正确。2.某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合验证向心力表达式。实验时用手拨动旋臂产生圆周运动,力传感器和光电门固定在实验器上,实时测量角速度和向心力。电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间,并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r自动计算出砝码做圆周运动的角速度。图乙中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线,由图可知曲线①对应的砝码质量
3、________(选填“大于”或“小于”)曲线②对应的砝码质量。 【解析】在图乙中,向心力与角速度的图像为抛物线,说明向心力F与ω2成正比,若保持角速度和半径都不变,则质点做圆周运动的向心加速度不变,根据牛顿第二定律F=ma可知,曲线①对应的砝码质量小于曲线②所对应的砝码质量。答案:小于3.用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与其质量m、角速度ω和轨迹半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的小球就做匀速圆周运动。(1)在研究小球所受向
4、心力的大小F与其质量m的关系时,要保持________相同。 A.ω和rB.ω和mC.m和rD.m和F(2)若图中两个小球的质量和轨迹半径相同,则是在研究F与________的关系。 A.mB.rC.ω【解析】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法,故B、C、D错误,A正确。(2)图中两球的质量相同,转动的半径相同,则研究的是向心力与角速度的关系,故A、B错误,C正确。故选C。答案:(1)A (2)C4.在“用圆锥
5、摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径r做圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g。(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn=______________。 (2)通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为Fn=______________________。 (3)改变小球
6、做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示-h的关系图像,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式为______________。 【解析】(1)根据向心力公式:Fn=m,而v=,T=得:Fn=mr。(2)如图由几何关系可得:Fn=mgtanθ=mg。(3)由上面分析得:mg=mr,整理得:=·h故斜率表达式为:k=。答案:(1)mr (2)mg (3)k=5.为了探究物体做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关,某同学进行了如下实验:如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个
7、绳结A,2L处打另一个绳结B,请一位同学帮助用秒表计时,如图乙所示,做了四次体验性操作。操作一:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周,体验此时绳子拉力的大小。操作二:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周,体验此时绳子拉力的大小。操作三:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动2周,体验此时绳子拉力的大小。操作四:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周,体验此时绳子拉力的大小。(1)两个同学采用了哪种科学实验方
8、法________(选填“等效法”或“控制变量法”)。 (2)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀速圆周运动时,向心力大小与________有关。 A.半径 B.质量C.周期D.线速度的方向(3)实验中,人体验到的绳子的拉力________(选填“是”或“不是”)沙袋做圆周运动的向心力。 【解析】(1)由题可知,操作一与操作三比较,半径不变,角速度发生变化;操作一与操作二比较,角速度不变,半径发生变化,所以两个同学采用了控制
