鲁科版高考物理一轮总复习实验7探究影响向心力大小的因素练习题含答案

这是一份鲁科版高考物理一轮总复习实验7探究影响向心力大小的因素练习题含答案，共6页。
实验七　探究影响向心力大小的因素(建议用时：40分钟)1．用如图所示的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。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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钢球所受向心力的比值。如图所示是探究过程中某次实验时装置的状态。(1)在研究向心力的大小F与质量m的关系时，要保持________相同。A．ω和r   B．ω和mC．m和r   D．m和F(2)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，小球的转动半径相同，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________。A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1解析：(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A。(2)根据F＝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，变速塔轮的线速度大小相等，根据v＝rω，知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为3∶1。故选B。答案：(1)A　(2)B2．如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，小球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小。那么：(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法正确的是________。A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验(2)该实验应用了________ (选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为________。解析：(1)根据F＝mrω2，知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，所以A选项正确，B、C、D选项错误。(2)由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法。(3)由题意知，r左∶r右＝2∶1，F左∶F右＝1∶2，由F＝mrω2知，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为1∶2。答案：(1)A　(2) 控制变量法　(3)1∶23．如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动。在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花打点计时器。(1)请将下列实验步骤按先后顺序排列：________。A．使电火花打点计时器与圆形卡纸保持良好接触B．接通电火花打点计时器的电源，使它工作起来C．启动电动机，使圆形卡纸转动起来D．关闭电动机，拆除电火花打点计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示)，写出角速度ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值(2)要得到ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是________。A．秒表 B．毫米刻度尺C．圆规 D．量角器(3)写出角速度ω的表达式：________，并指出表达式中各个物理量的意义：________________________________________。(4)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花打点计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花打点计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。这对结果____________(选填“有影响”或“无影响”)。解析：(1)该实验先将电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触，先使卡片转动，再接通电火花计时器打点，最后取出卡片进行数据处理，故顺序为ACBD。(2)要测出角速度，需要测量点跟点间的角度，需要的器材是量角器，故选D。(3)由ω＝ 可以知道，ω＝，其中θ是n个点对应的圆心角，T是电火花计时器的打点周期。(4)由于点跟点之间的角度没变化，则对测量角速度无影响。答案：(1)ACBD　(2)D　(3)ω＝　θ是n个点对应的圆心角，T是电火花计时器的打点周期(4)无影响4．某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素。实验时用手拨动旋臂使它做圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器材上，测量角速度和向心力。(1)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则计算其角速度的表达式为________________。(2)图乙中①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知，曲线①对应的砝码质量________(选填“大于”或“小于”)曲线②对应的砝码质量。解析：(1)挡光杆转动的线速度v＝由ω＝ 计算得出挡光杆的角速度ω＝因砝码与挡光杆的角速度相同，故计算砝码角速度的表达式为ω＝。(2)若保持角速度和半径大小相同，则质点做圆周运动的向心加速度大小相同，由牛顿第二定律F＝ma可知，质量大的物体需要的向心力大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量。答案：(1)　(2)小于5．如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。　　　(1)该同学采用的实验方法为________。A．等效替代法　B．控制变量法　C．理想化模型法(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：v/(m·s－1)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90该同学对数据分析后，在图乙所示的坐标纸上描出了五个点。①作出F­v2图线；②若圆柱体转动的半径r＝0.2 m，由作出的F­v2图线可得圆柱体的质量m＝________ kg(结果保留2位有效数字)。解析：(1)实验中研究向心力和速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选B。(2)①作出F­v2图线，如图所示。(3)根据F＝m，知图线的斜率k＝，代入数据解得m＝0.18 kg。答案：(1)B　(2)①见解析图　②0.18