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1. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度
和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球,请回答相关问题:
(1)
在某次实验中,某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置,A、C到塔轮中心距离相等,将皮带处于左、右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右标尺的刻度,此时可研究向心力的大小与______的关系。
A.
质量m
B.
半径r
C.
角速度
(2)
在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出1个格,右边标尺露出4个格,则皮带连摆的左、右塔轮半径之比为
。其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左、右两标尺的示数
,两标尺示数的比值
(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【考点】
线速度、角速度和周期、转速; 向心力;
【答案】
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实验探究题
普通
能力提升
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1. 在“探究向心力大小与哪些因素有关”的实验中,所用向心力演示仪如图甲所示,A、B、C为三根固定在转臂上的短臂,可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压,从而提供向心力,其中A和C的半径相同。图乙是变速塔轮的原理示意图:其中塔轮①、④的半径相同,轮②的半径是轮①的1.5倍,轮③是轮①的2倍,轮④的半径是轮⑤的1.5倍,是轮⑥的2倍。可供选择的实验小球有:质量均为2m的球I和球Ⅱ,质量为m的球Ⅲ。
(1)
这个实验主要采用的方法是_______。
A.
等效替代法
B.
控制变量法
C.
理想实验法
D.
放大法
(2)
选择球I和球Ⅱ分别置于短臂C和短臂A,是为了探究向心力大小与________。
A.
质量之间的关系
B.
半径之间的关系
C.
标尺之间的关系
D.
角速度之间的关系
(3)
为探究向心力大小与圆周运动轨道半径的关系,应将实验小球I和
(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”)分别置于短臂A和短臂
处(选填“B”或“C”),实验时应将皮带与轮①和轮
相连,使两小球角速度相等。
实验探究题
普通
2. 为“探究向心力大小与角速度的关系”,某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块,可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片,宽度为
d
, 光电门可以记录遮光片通过的时间,测出滑块中心到竖直杆的距离为
l
。实验过程中细绳始终被拉直。
(1)
滑块随杆转动做匀速圆周运动时,每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力
F
和遮光时间
t
, 则滑块的角速度
(用
t
、
l
、
d
表示)。
(2)
为探究向心力大小与角速度的关系,得到多组实验数据后,应作出
F
与
(填“
”、“
”、“
”或“
”)的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线,表明此实验过程中向心力与
成正比(选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”)。
(3)
若作出图像如图乙所示,图线不过坐标原点的原因是
。
实验探究题
普通
3. 为“探究向心力大小与角速度的关系”,某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块,可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片,宽度为
d
, 光电门可以记录遮光片通过的时间,测出滑块中心到竖直杆的距离为
l
。实验过程中细绳始终被拉直。
(1)
滑块随杆转动做匀速圆周运动时,每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力
F
和遮光时间
t
, 则滑块的角速度
(用
t
、
l
、
d
表示)。
(2)
为探究向心力大小与角速度的关系,得到多组实验数据后,应作出
F
与
(填“
”、“
”、“
”或“
”)的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线,表明此实验过程中向心力与
成正比(选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”)。
(3)
若作出图像如图乙所示,图线不过坐标原点的原因是
。
实验探究题
普通