组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 向心力 > 通过牛顿第二定律求解向心力
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:666 题号:18685979
如图所示,一长度为L的细线上端固定,下端悬挂一个质量为m的小球(视为质点),将画有几个同心圆的白纸置于悬点下方的平台上,其圆心在细线悬挂点的正下方。给小球一个初速度,使它恰能沿纸面上某个画好的圆做匀速圆周运动,即小球对纸面恰好无压力。不计空气阻力,重力加速度大小为g

(1)当小球做匀速圆周运动的半径为R时,理论上小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为______
(2)在实验中,小球沿半径为R的圆做匀速圆周运动,用秒表记录小球运动n圈所用的总时间t,则小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为______(用mntR及相关的常量表示)。
(3)在第(2)问的基础上,保持n的取值不变,改变LR进行多次实验,可获取不同的t。若以为纵轴,作出的图像为一条直线,则横轴是______(填“L2R”或“”)。

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【推荐1】甲同学设计如图的实验装置验证向心力与速度的关系。将四分之一圆弧固定在桌面上,圆弧底下安装一个压力传感器,光电门固定在底端正上方。实验步骤如下:
(1)让小球静止在圆弧底端,静止时,传感器示数为F0
(2)让小球从圆弧某一位置静止释放,记录通过光电门的时间t和压力传感器示数F
(3)改变释放位置,重复(2)的步骤。

请回答以下问题:
① 为完成实验,关于实验装置及相关测量,下列说法正确的是(      )
A.圆弧要保持光滑
B.小球要选择体积小,密度大的
C.要测量小球的质量
② 以_________(填“F”或“FF0”)为纵轴,为横轴做图像,若图像是一条________________,则说明向心力大小与小球速度平方成正比;
2024-04-02更新 | 40次组卷
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【推荐2】某兴趣小组的同学设计了图(a)所示的装置,用来测量滑块质量(滑块可视为质点)和滑块与水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动,装有遮光条的小滑块放置在转台上,不可伸长的细线一端连接小滑块,另一端连到固定在转轴上的力传感器上,连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F,安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的挡光时间t,兴趣小组采取了下列步骤:
   
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d
②将滑块放置在转台上,使细线刚好绷直,量出滑块到转轴的距离L
③控制转台以某一角速度匀速转动,记录力传感器和光电门的示数,分别为;依次增大转台的角速度,并保证其每次都做匀速转动,记录对应的力传感器示数…和光电门的示数…。
回答下面的问题:
(1)滑块匀速转动的线速度可表示为______(用dt中字母表示)。
(2)处理数据时,兴趣小组的同学以力传感器的示数F为纵轴,为横轴,建立直角坐标系,描点后拟合为一条直线,如图(b)所示(图中ab已知),设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则物块的质量____________。(用abLdtg中字母表示)
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【推荐3】人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。为了在这种环境测量物体的质量,某科学小组设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔):给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。设卫星中具有基本测量工具。

(1)实验时物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是___________
(2)实验时需要测量的物理量有:圆周运动周期T______________________
(3)待测质量的表达式为m=___________。(用上小题中的物理量表示)
2021-05-11更新 | 217次组卷
共计 平均难度:一般