考点规范练21 探究影响向心力大小的因素

1.(2018·福建南平期末)如图所示,图甲为用向心力演示器验证向心力公式的实验示意图,图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同。a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。

(1)两槽转动的角速度ωA (选填“>”“=”或“<”)ωB。

(2)现有两质量相同的钢球,①球放在A槽的边缘,②球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为2∶1。则钢球①、②的线速度之比为 ,受到的向心力之比为 。 2.(2018·江苏宿迁期中)图甲是不同类型桥面模型,汽车过桥时,利用传感器对压力变化进行测量和比较,测量结果如图乙中所示:

(1)图甲中的传感器为 。 A.力传感器 B.位移传感器 C.温度传感器

(2)图甲中A、B、C分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥A,其相对应的压力图线应是图乙电脑屏幕上的 (选填“a”“b”或“c”);

(3)如增大小球在斜槽上的高度,则小球通过凹形桥C时的压力与图乙中图线a相比,最高点更 (选填“高”或“低”)一些。

3.我国宇航员在天宫一号中处于完全失重状态(如图甲所示),此时无法用天平称量物体的质量。某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置,如图乙所示:光电传感器B能够接收光源A发出的细激光束,若B被挡光就将一个电信号给予连接的电脑。将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上,左端拴在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON上,N处系有被测小球,让被测小球在竖直面内以O点为圆心做匀速圆周运动。

(1)实验时,从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数F,除此之外,还需要测量的物理量是 。

(2)被测小球质量的表达式为m= [用(1)中的物理量的符号表示]。 4.(2018·山东滨州期末)利用如图所示的实验装置可验证做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”关系,启动小电动机带动小球做圆锥摆运动,不计一切阻力,移动水平圆盘,当盘与球恰好相切时关闭电动机,让球停止运动,悬线处于伸直状态。利用弹簧测力计水平径向向外拉小球,使小球恰好离开圆盘且处于静止状态时,测出水平弹力的大小F。

(1)为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力,下列物理量还应该测出的有 。 A.用停表测出小球运动周期T

B.用刻度尺测出小球做匀速圆周运动半径r C.用刻度尺测出小球到绳的悬点的竖直高度h D.用天平测出小球质量m

(2)小球做匀速圆周运动时,所受重力与绳拉力的合力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计测出的F大小。

(3)当所测物理量满足 关系式时,则做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡。

考点规范练21 探究影响向心力大小的因素

1.解析 皮带传送,边缘上的点线速度大小相等,所以va=vb,a轮、b轮半径之比为1∶1,共轴的点角速度相等,两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等,则ωA=ωB,根据题意可知,rA∶rB=2∶1 根据v=ωr知线速度之比为2∶1,根据F=mrω2得向心力之比为FA∶FB=2∶1。 答案 (1)= (2)2∶1 2∶1

2.解析 (1)图1中的传感器是测量压力大小的,故是力传感器,故A正确。

(2)甲图是凸形桥,根据牛顿第二定律,有mg-FN1=m ,故FN1答案 (1)A (2)c (3)高 3.解析 由向心力公式

F=mR 可知,要求解

FN2-mg=m ,故

FN2>mg,超重;对于凸形桥甲,压力最

(3)如增大小球在斜槽上的高度,到达最低点的速度增大,根据

FN-mg=可知,压力增大,故最高点更

m,从时间可得到物体做圆周运动的周期T,由测力计示

数可知向心力F,故还需知道物体做圆周运动的半径R即ON的长度R。

(2)小球自第1次至第n次通过最高点的总时间为t,所以,周期T=;测力计示数F即向心力F;所以,m=

-

-

。

答案 (1)ON的长度R (2)

-

4.解析 (1)根据向心力公式F=mr 分析知,为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力,需要测出小

球运动周期T、小球做匀速圆周运动的半径r和小球质量m,故A、B、D正确,C错误。

(2)小球静止时,F等于绳拉力的水平分力,即有 F=mgtan θ,θ是绳与竖直方向的夹角,小球做匀速圆周运动时,由重力与绳拉力的合力提供向心力,重力与绳拉力的合力大小 F合=mgtan θ,则 F合=F。 (3)当Fn=F合,即F=mr 时,做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡。 答案 (1)ABD (2)等于 (3)F=mr