15．用如圖所示的裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系．兩個變速輪塔通過皮帶連接，轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運動．橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個鋼球所受向心力的比值．如圖是探究過程中某次實驗時裝置的狀態(tài)．
（1）在研究向心力的大小F與質(zhì)量m關(guān)系時，要保持A相同．
A．ω和r  B．ω和m  C．m和r  D．m和F
（2）圖中所示是在研究向心力的大小F與C的關(guān)系．
A．質(zhì)量m  B．半徑r  C．角速度ω
（3）若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1：9，與皮帶連接的兩個變速輪塔的半徑之比為B．
A．1：3  B．3：1  C．1：9  D．9：1
（4）實驗得到的“向心力大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r”之間的關(guān)系表達式：F=mω2r．

分析 該實驗采用控制變量法，F(xiàn)=mω2r圖中抓住角速度不變、半徑不變，研究向心力與質(zhì)量的關(guān)系，根據(jù)向心力之比求出兩球轉(zhuǎn)動的角速度之比，結(jié)合v=rω，根據(jù)線速度大小相等求出與皮帶連接的變速輪塔對應(yīng)的半徑之比．

解答 解：在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法．
（1）根據(jù)控制變量法的原理可知，在研究向心力的大小F與質(zhì)量m關(guān)系時，要保持其他的物理量不變，其中包括角速度與半徑，即保持角速度與半徑相同．
故選：A．
（2）圖中所示兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動的半徑相同，則研究的是向心力與角速度的關(guān)系．
故選：C．
（3）根據(jù)F=mω2r，兩球的向心力之比為1：9，半徑和質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動的角速度之比為1：3，因為靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等，根據(jù)v=rω，知與皮帶連接的變速輪塔對應(yīng)的半徑之比為3：1．
故選：B．
（4）實驗得到的“向心力大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r”之間的關(guān)系為向心力與質(zhì)量成正比，與角速度的平方成正比，與運動的半徑成正比，表達式是F=mω2r．
故答案為：（1）A；�。�2）C；�。�3）B；�。�4）F=mω2r．

點評 本實驗采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關(guān)系，需要控制其它量不變．知道靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．如圖所示，兩個相同的固定斜面上分別放有一個處于靜止的三角形木塊A、B，它們的質(zhì)量相等．A木塊左側(cè)面沿豎直方向，B木塊左側(cè)面垂直于斜面，在兩斜面上分別放上一個相同的光滑球后，木塊仍保持靜止，則放上球后（　�。�
A．A木塊受到的摩擦力等于B木塊受到的摩擦力
B．A木塊受到的摩擦力小于B木塊受到的摩擦力
C．A木塊對斜面的壓力等于B木塊對斜面的壓力
D．A木塊對斜面的壓力大于B木塊對斜面的壓力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．下列說法正確的是（　　）
A．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小運行速度
B．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度
C．第一宇宙速度等于7.9m/s
D．第一宇宙速度等于10m/s

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

3．某同學(xué)用如圖所示的實驗器材探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象．

（1）接好電路，合上開關(guān)瞬間，電流表指針偏轉(zhuǎn)（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；
（2）電路穩(wěn)定后，電流表指針不偏轉(zhuǎn)（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；迅速移動滑動變阻器的滑片，電流表指針偏轉(zhuǎn)（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

10．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都由光發(fā)射和接受裝置組成．當(dāng)有物體從光電門中間通過時，與之相連的加速器就可以顯示物體的擋光時間，如圖甲所示，圖中MN是水平桌面、PM是一端帶有滑輪的長木板，1，2是固定木板相距為l的兩個光電門（與之連接的計時器沒有畫出）．滑塊A上固定著用于擋光的窄片K，讓滑塊A在重物B的牽引下從木板的頂端滑下，計時器分別顯示窄片K通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s；
（1）用游標(biāo)卡尺測量窄片K的寬度（如圖乙）d=5.15×10-3m（已知l＞＞d）；
（2）用米尺測量兩光電門的間距為l=20cm，則滑塊的加速度a=0.32m/s2（保留兩位有效數(shù)字）；
（3）利用該裝置還可以完成的實驗有：ACE
A．驗證牛頓第二定律
B．驗證A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒
C．測定滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)
D．只有木板光滑，才可以驗證牛頓第二定律
E．只有木板光滑，才可以驗證A、B組成的系統(tǒng)機械守恒定律

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

20．質(zhì)量為m的物塊，沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下，半球形金屬殼豎直放置，開口向上，滑到最低點時速度大小為V，若物體與球殼之間的摩擦因數(shù)為μ，則物體在最低點時，下列說法正確的是（　�。�
A．向心力大小為 $\frac{m{v}^{2}}{R}$B．摩擦力大小為$\frac{μm{v}^{2}}{R}$
C．摩擦力大小為μmgD．支持力大小為mg

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．一根輕彈簧，上端固定，下端懸掛一質(zhì)量為m的小球，此小球以速率V沿半徑為R的圓作勻速圓周運動，如圖所示．忽略空氣阻力，則小球受到的力是（　�。�
A．重力和向心力B．重力、彈力和向心力
C．重力和彈力D．彈力和向心力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

4．某同學(xué)在做“研究平拋運動”的實驗中，忘記記下小球拋出點的位置O．如圖所示，A為小球運動一段時間后的位置．取g=10m/s2，根據(jù)圖象，可知小球的初速度為3m/s；小球拋出點A的位置坐標(biāo)為（-30，-5）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

10．如圖所示，固定在豎著平面內(nèi)的光滑絕緣管道ABCDQ的A、Q兩端與傾角θ=37°的傳送帶相切．不計管道內(nèi)外徑的差值．AB部分為半徑R1=0.4m的圓弧，CDQ部分也是圓�。瓺為最高點，BC部分水平，且僅有BC段處于場強大小E=4×103N/C，方向水平向右的勻強電場中，傳送帶長L=1.8m，傳送輪半徑忽略不計．現(xiàn)將一可視為質(zhì)點的帶正電滑
塊從傳送帶上的Q處由靜止釋放，滑塊能從A處平滑進入管道．已知滑塊的質(zhì)量m=lkg、電荷量q=5×10-4C．滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，滑塊通過管道與傳送帶的交接處時無速度損失，滑塊電荷量始終保持不變，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．g=10m/s2．
（1）若傳送帶不動，求滑塊第一次滑到A處的動能Ek；
（2）若傳送帶不動，求滑塊第一次滑到C處時所受圓弧軌道的彈力；
（3）改變傳送帶逆時針的轉(zhuǎn)動速度以及滑塊在Q處滑上傳送帶的初速度，可以使滑塊剛滑上傳送帶就形成一個穩(wěn)定的逆時針循環(huán)（即滑塊每次通過裝置中同一位置的速度相同）．在所有可能的循環(huán)中，求傳送帶速度的最小值．（結(jié)果可以用根號表示）

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案