高考物理母题解读（四） 曲线运动14.doc

高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题14、圆周运动实验【方法归纳】圆周运动实验主要有验证向心力公式和有关圆周运动角速度线速度的测量，应用的知识主要有向心力公式、角速度公式、线速度公式等。典例（2010全国理综卷1第22题）图1是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。（1）若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00102 s ，则圆盘的转速为_转/s。（保留3位有效数字）（2）若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 _ cm。（保留3位有效数字）【针对训练题精选解析】1.（2012湖北百校联考）某同学想利用dis测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如图甲所示.该同学先在每一叶片边缘粘上一小条长为的反光材料，当叶片转到某一位置时，光传感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在计箅机屏幕上显示出矩形波，如图乙所示.已知屏幕横向每大格表示的时间为.则电风扇匀速转动的周期为_s;若用游标卡尺测得的长度如图丙所示，则叶片长度为_m.2（2012皖南八校联考）在“用圆锥摆实验验证向心力公式的实验中，ab为竖直转轴，细绳一端系在a点，另一端与小球c相连，如图所示。.当转轴转动时,c球在水平面内做匀速圆周运动。.实验步骤如下：测量ac间细绳长度l；使ab轴转动，并带动c球在水平面内做匀速圆周运动；测出此时c球做匀速圆周运动的周期t，并标出c球球心在ab轴上的投影点d，测出ad间距为s;算出c球做匀速圆周运动所需的向心力f.;算出c球所受的合力f;验证向心力公式.(i )在上述实验中还需要测量的物理量有哪些_a. c球的直径 b. c球的质量 c. c球转动的角速度 d.当地的重力加速度g(ii)为了验证向心力公式正确.请用已知的物理量和第(i )题中你所选择的物理量表示出ad间距s=_.(iii)这一实验方法简单易行.但是有几个因素可能会影响实验的成功,请写出一条: _【解析】：要验证向心力公式，需要算出c球做匀速圆周运动所需的向心力f =m2lsin，需要算出c球所受的合力f=mgtan。而cos=s/l，l=l+d/2，c球的质量m两侧可以消去，不需要测量。实验测出此时c球做匀速圆周运动的周期t，可以计算出=2/t，所以还需要测量的物理量有c球的直径d，当地的重力加速度g。由mgtan=mlsin可得s=。【答案】：（）( ad )（）s=（iii） 例如：垂足d的确定、小球是否在水平面上做匀速圆周运动等【点评】此题考查向心力公式。3（2008四川理综22）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。盘边缘上固定一竖直的挡光片。盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1 所示。图2为光电数字计时器的示意图。光源a中射出的光可照到b中的接收器上。若a、b间的光路被遮断，显示器c上可显示出光线被遮住的时间。挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。由图可知， 挡光片的宽度为_mm。圆盘的直径为_cm。 若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms，则圆盘转动的角速度为_弧度/秒（保留3位有效数字）。图4、（6分）（2012年4月上海崇明县二模）一个喷漆桶能够向外喷射不同速度的油漆雾滴，某同学决定测量雾滴的喷射速度，他采用如图1所示的装置，一个直径为d=40cm的纸带环, 安放在一个可以按照不同转速转动的固定转台上，纸带环上刻有一条狭缝a，在狭缝a的正对面画一条标志线，如图1所示在转台开始转动达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝b的纸盒中喷射油漆雾滴，当狭缝a转至与狭缝b正对平行时，雾滴便通过狭缝a在纸带的内侧面留下痕迹（若此过程转台转过不到一圈）将纸带从转台上取下来，展开平放，并与毫米刻度尺对齐，如图2所示图2（1）设喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为，则从图2可知，其中速度最大的雾滴到标志线的距离s1=cm，速度最小的雾滴到标志线的距离s2=cm； （2）如果转台转动的周期为t，则这些雾滴喷射速度范围的计算表达式为v0= （用字母表示）； （3）如果以纵坐标表示雾滴速度v0、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数，画出v0-图线，如图3所示，则可知转台转动的周期为s5. （6分）（2012湖北黄冈期末）如图甲所示，2011年11月3日凌晨，我国“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器首次成功实现了空间交会对接试验，这是我国载人太空飞行的又一个里程碑.设想在未来的时间里我国已经建立了载人空间站，空间站绕地球做匀速圆周运动而处于完全失重状态，此时无法用天平称量物体的质量.某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置，如图乙所示：光电传感器b能够接受光源a发出的细激光束，若b被挡光就将一个电信号给与连接的电脑.将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上，左端栓在另一穿过了光滑水平小圆管的细线mon上，n处系有被测小球，让被测小球在竖直面内以o点为圆心做匀速圆周运动.(1)实验时，从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数f，除此之外，还需要测量的物理量是：_.(2)被测小球质量的表达式为 m=_用(1)中的物理量的符号表示.6.(2012江西三校联考）在“用圆锥摆实验验证向心力公式”的实验中，ab为竖直转轴，细绳一端系在a点，另一端与小球c相连，如图所示.当转轴转动时，c球在水平面内做匀速圆周运动。实验步骤如下：测量ac间细绳长度l；使ab轴转动，并带动c球在水平面内做匀速圆周运动；测出此时c球做匀速圆周运动的周期t，并标出c球球心在ab轴上的投影点d，测出ad间距为s；算出c球做匀速圆周运动所需的向心力f.；算出c球所受的合力f；验证向心力公式。(i )在上述实验中还需要测量的物理量有哪些_a. c球的直径 b. c球的质量 c. c球转动的角速度 d.当地的重力加速度g(ii)为了验证向心力公式正确.请用已测的物理量和第（i)题中你所选择的物理量表示出ad间距s=_.(iii)这一实验方法简单易行.但是有几个因素可能会影响实验的成功,请写出一条: _ _ 6. 答案：（1）