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题型:实验探究题 题类: 难易度:普通

北京市怀柔区第一中学2024-2025学年高三上学期10月月考物理试题

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。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,皮带分别套在变速塔轮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,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球所受向心力的比值。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,下列说法中正确的是______。
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)、在该实验中应用了(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,左边变速塔轮与右边变速塔轮之间的角速度之比为
(4)、关于该实验,以下说法正确的是______
A、实验前,应将横臂的紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部件飞出造成事故。实验时,转动速度越快越好,这样标尺露出的格数就越过多,便于观察 B、注意防止皮带打滑,尽可能保证角速度的比值不变 C、摇动手柄时,不要求转速均匀,只要标尺露出格数就能读数 D、圆盘转动时,可以伺机靠近、用手制动
举一反三
一物理老师设计了一款研究向心力大小的实验装置,其简化示意图如图所示,装置固定在水平桌面上,在可调速的电机上固定一个半圆形有机玻璃凹槽(表面光滑,可忽略摩擦的影响),凹槽在电机的带动下能绕过凹槽圆心的竖直轴转动,旁边竖直固定一标尺,其上是可调高度的激光笔,激光笔发出水平方向的激光,初始时刻,凹槽与标尺在同一平面内.实验步骤如下:

(1)将钢球放入凹槽底部,上下移动激光笔对准凹槽圆心,此时激光笔所在位置读数记为.

(2)接通电源,开启电机调速开关,钢球开始随凹槽转动,当钢球到达某一高度后随凹槽做稳定的匀速圆周运动,上下移动激光笔,当激光对准钢球球心位置时,记录此时激光笔所在位置读数为 , 记.

(3)利用光电传感器探测钢球运动的周期.每当激光笔发出的激光照在钢球上时,光电传感器便会接收信号计次,若第1次光电传感器接收到信号时数字计时器开始计时,并记录为0次,达到次时计时器停止计时,记录总时间 , 则钢球运动的周期{#blank#}1{#/blank#}(用题中所给字母符号表示).

(4)若适当调大电机的转速,则激光笔应{#blank#}2{#/blank#}(填“上移”“不动”或“下移”).

(5)改变电机转速,重复实验,将得到的多组的数据记录到表格中,并绘制{#blank#}3{#/blank#}(填“”或“”)图像,根据图像的斜率可以进一步求出当地重力加速度{#blank#}4{#/blank#}(用题中所给字母符号表示).

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