组卷网 > 高中物理综合库 > 物理实验 > 力学实验 > 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:381 题号:18642071
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ω和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,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AC位置,AC到塔轮中心距离相同,将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右标出的刻度,此时可研究向心力的大小与______的关系。
(2)在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出4个格,右边标尺露出1个格,则皮带连接的左、右塔轮半径之比为______;其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左右两标尺示数的比值______。(选填:变大、变小或不变)

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实验题 | 适中 (0.65)
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【推荐1】如图甲,利用向心力演示器探究做圆周运动的小球,当质量、半径一定时,所需向心力大小F与角速度ω之间关系。

(1)如图乙,若传动皮带套在塔轮第二层,左、右塔轮半径R1R2之比为2:1,则塔轮转动时,AC两处的角速度之比为_________
(2)图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙,则AC两处钢球所受向心力大小之比约为_________
(3)在这个探究向心力大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验中,所采用的科学方法与下面哪个实验相同_________
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究加速度与力、质量的关系
C.探究平抛运动的特点
2023-04-24更新 | 163次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
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【推荐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所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,随水平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)在探究向心力大小与角速度的关系时主要采用的物理方法是______
A. 控制变量法       B. 理想实验法       C. 等效替代法
(2)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tld表示)。实验中发现装置转速较小时,遮光时间t较大,力传感器的示数为0,造成该现象的原因是____________
(3)为验证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______(填“t”、“”或“”)的关系图像。
2023-07-22更新 | 161次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
【推荐3】某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验:
(1)方案一:用如图甲所示的装置,已知小球在挡板ABC处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式,左右每层半径之比由上至下分别为1:1、2:1和3:1。回答以下问题:
   
①本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的____________
A.探究平抛运动的特点
B.探究影响导体电阻的因素
C.探究两个互成角度的力的合成规律
D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
②在某次实验中,把两个质量相等的钢球放在BC位置,探究向心力的大小与半径的关系,则需要将传动皮带调至第__________层塔轮(填“一”“二”或“三”)。
(2)方案二:如图丙所示装置,装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出),光滑的水平直杆固定在竖直转轴上,能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P,用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接,细线处于水平伸直状态,当滑块随水平直杆一起匀速转动时,细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条,挡光条到竖直转轴的距离为L,光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题:
   
①若某次实验中测得挡光条的挡光时间为,则滑块P的角速度表达式为ω=__________
②实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变,探究向心力F与角速度ω的关系,作出F-ω2图线如图丁所示,若滑块P运动半径r=0.3m,细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略,由F-ω2图线可得滑块P质量m=________kg(结果保留2位有效数字)。
2024-01-16更新 | 435次组卷
共计 平均难度:一般