组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 向心力 > 判断哪些力提供向心力、有关向心力的简单计算
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:725 题号:12732606
如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景在具体的计算中可将小球视为质点,小球的质量为m,重力加速度为g

(1)小球做匀速圆周运动所受的向心力是___________(选填选项前的字母)。
A.小球所受绳子的拉力
B.小球所受的重力
C.小球所受拉力和重力的合力
(2)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的向心力大小Fn=___________(用mntr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受的合力大小F=___________(用mhr及相关的常量表示)。
(3)保持n的取值不变,改变hr进行多次实验,可获取不同时间t。研学小组的同学们想用图像来处理多组实验数据,若小球所受的合力F与向心力Fn大小相等,则这些图像中合理的是___________选填选项的字母

A. B. C. D.

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【推荐1】某实验小组通过如图所示的装置验证向心力的表达式。滑块套在水平杆上,随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过一细绳连接滑块,用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片,宽度为d,图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上。滑块旋转半径为R,每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。

(1)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为,则角速度______
(2)以F为纵坐标,以______(填“”“”“”或“”)为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线,从而验证向心力大小与角速度的平方成正比;若所得图像的斜率为k,则滑块的质量为______(用所测物理量kdR表示)。
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(1)为了让小球匀速圆周运动的向心力大小近似等于悬挂钩码的重力,应该保证圆珠笔杆的顶口尽量光滑,且笔尖上方的尼龙线尽可能水平,此时钩码的质量应该___________小球质量。
A.远小于       B. 等于       C. 远大于
(2)在满足上述条件的情况下,该同学做了如下实验:
①保持钩码个数不变,调节水平部分尼龙细线的长度为原来的4倍,此时钢球匀速圆周运动的频率应为原来的___________倍。
②保持水平部分尼龙细线的长度不变,改变钩码的个数,发现此时钢球匀速转动的频率为原来的2倍,此时钩码个数为原来的___________倍。
(3)在该实验中我们主要用到了物理学中的___________
A.理想实验法       B. 等效替代法       C. 控制变量法       D. 演绎法
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【推荐3】在“用圆锥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正上方。用手拨动钢球,设法使它在空中做匀速圆周运动,通过俯视观察发现其做圆周运动的半径为r,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,那么钢球做圆周运动需要的向心力的表达式为F=___________
(2)通过刻度尺测得钢球轨道平面距悬点的高度为h,那么钢球做圆周运动时外力提供向心力的表达式为F=___________
(3)改变钢球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图像,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k=___________
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