用如图所示的实验装置来探究小球作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轮塔匀速转动,槽内的球就做匀速圆周
题型:不详难度:来源:
用如图所示的实验装置来探究小球作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轮塔匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动.横臂的档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.某次实验图片如图,请回答相关问题: ①在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的______; A.累积法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法 ②图中是在研究向心力的大小F与______的关系; A.质量mB.角速度ωC.半径r ③若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1:9,运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______. A.3:1B.4:1C.9:1D.2:1.
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答案
①在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法.故选:C. ②图中两球的质量相同,转动的半径相同,则研究的是向心力与角速度的关系.故选:B. ③根据Fn=mrω2,两球的向心力之比为1:9,半径和质量相等,则转动的角速度之比为1:3,因为靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等,根据v=rω,知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3:1.故选:A. 故答案为:①C;②B;③A |
举一反三
弯道跑步时,运动员整个身体要适当地向内侧倾斜,是为了( )
A.提高跑的速度 | B.防止甩向弯道外侧 | C.防止甩向弯道内侧 | D.利用自身重力提供向心力 |
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如图所示,在一个光滑的空心圆锥内壁上,一个小球在水平面内做匀速圆周运动.如果小球的运动轨迹离圆锥顶点更近些,则( )A.小球运动的线速度大小不会改变 | B.小球运动的角速度大小不会改变 | C.小球的向心加速度大小不会改变 | D.小球对锥壁的压力大小不会改变 |
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如图甲所示,某同学在绳子的一端拴一个小沙袋,在绳上离小沙袋重心40cm的地方打一个绳结A,80cm的地方打另一个绳结B. 操作一手握绳结A,如图乙所示,使沙袋在水平方向做匀速圆周运动,每秒运动1周.体会此时绳子拉力的大小,记作F1; 操作二改为手握绳结B,仍使沙袋在水平方向上每秒运动1周,体会此时绳子拉力的大小,记作F2; 操作三又改为手握绳结A,但使沙袋在水平方向上每秒运动2周,体会此时绳子拉力大小,记作F3. (1)操作二与操作一中,该同学感到哪次向心力比较大?答:______(填F1或F2); (2)操作三与操作二中,该同学感到哪次向心力比较大?答:______(填F2或F3).
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小明同学在学习中勤于思考,并且善于动手,在学习了圆周运动知识后,他自制了一个玩具,如图所示,用长为r的细杆粘住一个质量为m的小球,使之绕另一端O在竖直平面内做圆周运动,小球运动到最高点时的速度v=,在这点时( )A.小球对细杆的拉力是 | B.小球对细杆的压力是 | C.小球对细杆的拉力是mg | D.小球对细杆的压力是mg |
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“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术,演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来.如图所示,已知桶壁的倾角为θ,车和人的总质量为m,做圆周运动的半径为r,若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力,下列说法正确的是( )A.人和车的速度为 | B.人和车的速度为 | C.桶面对车的弹力为 | D.桶面对车的弹力为 |
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