实验六探究向心力大小与半径角速度质量的关系

实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.(2024·浙江嘉兴模拟)小兴利用图1装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。图1(1)开始时皮带在两个变速塔轮2、3的最上面一层，若要探究小球受到的向心力大小和角速度大小的关系，下列做法正确的是________。A.用体积相同的钢球和铝球做实验B.将变速塔轮2、3上的皮带往下移动C.用秒表记录时间、计算两个小球的角速度D.将两个小球都放在长槽上(2)若放在长槽和短槽的三个小球均为质量相同的钢球，皮带所在塔轮的半径之比为1∶1，逐渐加大转速，左右标尺露出的红色、白色等分标记之比会________(选填“变大”“变小”“不变”或“无法确定”)；当小兴以1r/s的转速转动手柄时，左右标尺露出的红色、白色等分标记之比是________。2.(2024·四川泸州诊断性考试)某实验小组用如图2甲所示的装置探究向心力大小与周期、半径之间的关系，轻绳一端系着小球，另一端固定在竖直杆上的力传感器上，小球套在光滑水平杆上。水平杆在电动机带动下可以在水平面内绕竖直杆匀速转动。已知小球质量为m，小球做圆周运动的半径为r，电子计数器可记录杆做圆周运动的圈数n，用秒表记录小球转动n圈的时间为t。图2(1)若保持小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将________；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将________(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。(2)该小组同学做实验时，保持小球做圆周运动的半径不变，选用质量为m1的小球甲和质量为m2(m1>m2)的小球乙做了两组实验。两组实验中分别多次改变小球运动的转速，记录实验数据，作出了F与eq\f(n,t)关系如图乙所示的①和②两条曲线，图中反映小球甲的实验数据是________(选填“①”或“②”)。3.某同学利用图3甲所示的DIS向心力实验器来探究砝码做圆周运动所需要向心力F与其质量m、转动半径r和转动线速度v之间的关系。实验时，砝码和挡光杆随旋臂一起做圆周运动，砝码所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光杆挡光时间t的数据。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。图3(1)为了探究向心力大小与线速度的关系，则应保持________和________不变(用题中给出物理量的符号表示)。(2)已知挡光杆和砝码到转轴的距离均为L，挡光杆的挡光宽度为d，在满足(1)的条件下，改变其转速得到多组F、t的数据，得到F－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)图线如图乙所示。根据图乙得到的实验结论是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)求得图线的斜率为k，则砝码的质量为________(用题中给出物理量的符号表示)。4.如图4所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度。(1)以下是保持圆柱体质量和圆周运动轨道半径不变的条件下，根据某组实验所得数据作出的F－v，F－v2，F－v3三个图像。研究图像后，可得出向心力F和圆柱体的线速度v的关系是_________________________________。v/m·s－111.522.53F/N0.8823.55.57.9(2)为了研究F和r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量_____________________________不变。(3)若半径r＝0.1m，根据你已经学习过的向心力公式以及上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量是________kg。5.(2024·广东汕头高三月考)某同学用如图5(a)所示装置探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小与此时细线拉力的关系。其中力传感器显示的是小球自由摆动过程中各个时刻细线拉力FT的大小，光电门测量的是钢球通过光电门的挡光时间Δt。图5(1)调整细线长度，使细线悬垂时，钢球中心恰好位于光电门中心。(2)要测量小球通过光电门的速度，还需测出____________(写出需要测量的物理量及其表示符号)，小球通过光电门的速度表达式为v＝__________(用题中所给字母和测出的物理量符号表示)。(3)由于光电门位于细线悬点的正下方，此时细线的拉力就是力传感器显示的各个时刻的拉力FT中的________(选填“最大值”“最小值”或“平均值”)。(4)改变小球通过光电门的速度，重复实验，测出多组速度v和对应拉力FT的数据，作出FT－v2图像如图(b)所示。已知当地重力加速度g＝9.7m/s2，则由图像可知，小球的质量为________kg，光电门到悬点的距离为________m。6.某同学做验证向心力与线速度关系的实验，装置如图6所示。一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球，钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：图6①测出钢球直径d；②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，量出线长L；③将钢球拉到适当的高度处静止释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；已知当地的重力加速度大小为