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5．某同學設計了一個實驗來感受向心力．如圖甲所示，用一根細繩（可視為輕繩）一端拴一個小物體，繩上離小物體20cm處標為點A，40cm處標為點B．將此裝置放在光滑水平桌面上（如圖乙所示）掄動細繩，使小物體做勻速圓周運動，請另一位同學幫助用秒表計時．
步驟一：手握A點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F1．
步驟二：手握B點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F2．
步驟三：手握B點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動兩周，體會此時繩子拉力的大小F3．
（1）操作一中可以感受到細繩對手的拉力方向沿繩子向圓心；
（2）如果在上述操作中突然松手，小物體將做勻速直線運動；
（3）上述操作過程中，你能定性得到的結論是當質量和角速度不變，運動半徑越大，向心力越大；當質量和運動半徑不變，運動角速度越大，向心力越大．

分析 （1）勻速圓周運動的向心力是合外力提供向心力，通過分析受力即知．
（2）突然松手，小物體將做離心運動，結合物體的受力情況，分析其運動情況．
（3）根據向心力公式F=mω2r，采用控制變量法，結合牛頓第二定律進行求解．

解答 解：（1）小物體做勻速圓周運動時，豎直方向受到重力與支持力，二力平衡，向心力由繩子拉力提供，所以繩子對手拉力的方向沿繩子指向圓心．
（2）在上述操作中突然松手，繩子的拉力突然消失，小物體將做勻速直線運動．
（3）上述操作過程中，可以得出，當質量和角速度不變，運動半徑越大，向心力越大；當質量和運動半徑不變，運動角速度越大，向心力越大．
故答案為：（1）沿繩子向圓心，（2）勻速直線；（3）當質量和角速度不變，運動半徑越大，向心力越大；當質量和運動半徑不變，運動角速度越大，向心力越大

點評 本題關鍵選擇向心力公式的恰當形式結合題意討論，并掌握牛頓第二定律的應用，及控制變量法的思想．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

13．如圖所示，兩個長均為L的輕質桿，通過A、B、C上垂直紙面的轉動軸與A、B、C三個物塊相連，整體處于豎直面內．A、C為兩個完全相同的小物塊，B物塊的質量與A小物塊的質量之比為2：1，三個物塊的大小都可忽略不計．A、C兩物塊分別帶有+q、-q的電荷量，并置于絕緣水平面上，在水平面上方有水平向右的勻強電場，場強為E，物塊間的庫侖力不計．當AB、BC與水平面間的夾角均為53°時，整體恰好處于靜止狀態(tài)，一切摩擦均不計，并且在運動過程中無內能產生，重力加速度為g，（sin53°=0.8，cos53°=0.6），則B物塊的質量為$\frac{8Eq}{3g}$；若將B物塊略向下移動一些，并由靜止釋放，則B物塊到達地面前瞬時速度的大小為$\sqrt{gL}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

16．如圖（a），一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面，其運動的v?t圖線如圖（b）所示．若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為己知量，則不可求出（　�。�
A．斜面的傾角B．物塊的質量
C．物塊與斜面間的動摩擦因數D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

13．采用讓重物自由下落的方法驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示：

現有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點計時器、紙帶、重錘．
（1）為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有（多選）CD．
A．天平           B．秒表       C．刻度尺         D．220V交流電源
（2）需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h．某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案：
A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度v．
B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=$\sqrt{2gh}$計算出瞬時速度v．
C．根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，計算出瞬時速度v，并通過h=$\frac{v^2}{2g}$計算出高度h．
D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，計算出瞬時速度v．
以上方案中只有一種正確，正確的是D．（填入相應的字母）
（3）甲同學從打出的紙帶中選出一條理想的紙帶，如圖2所示．選取紙帶上連續(xù)打出的5個點A、B、C、D、E，測出A點與起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2．已知重錘的質量為m，打點計時器所接交流電的頻率為f，當地的重力加速度為g．從起始點O開始到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減小量為△EP=mg（s0+s1），重錘動能的增加量為△EK=$\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}{f^2}}}{32}$．在誤差充許的范圍內，如果△EP=△EK，則可驗證機械能守恒．
（4）乙同學經正確操作得到打點紙帶，在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數點，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計數點到起始點的距離h，并正確求出打相應點時的速度v．各計數點對應的數據見表：
計數點1234567
h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777
v/（m•s-1）1.942.332.733.133.50
v2/（m2•s-2）3.765.437.459.8012.25
他在如圖3所示的坐標中，描點作出v2-h圖線．由圖線可知，重錘下落的加速度g′=9.75m/s2（保留三位有效數字）；若當地的重力加速度g=9.80m/s2，如果在誤差允許的范圍內g′=g或9.80，則可驗證機械能守恒．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

20．用兩節(jié)干電池、電壓表（量程3V）、電流表（量程300mA）、滑動變阻器（100Ω，2A）、定值電阻（50Ω）、小燈泡、導線、開關等組成的電路，做描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗，圖1是實驗中得到的小燈泡的伏安特性曲線．
①由圖象可知，應選用的實驗電路圖是乙（填“甲”、“乙”或“丙”）
②從圖線上可以看出，小燈泡的電阻隨電流I的變大而變大（填“變大”、“變小”或“不變”），當電流為0.18A時，小燈泡的電阻為8.33Ω；

③若將圖2中電路圖甲（填“甲”、“乙”或“丙”）中的小燈泡兩端用導線短路，此電路也可用來測量電源電動勢和內電阻，要想使實驗順利進行，并得到較理想的實驗數據，實驗中滑動變阻器接入電路中的有效阻值范圍可能是下面的哪種情況？答：C．
A．0～100Ω        B．5Ω～10Ω       C．10Ω～50Ω    D．50Ω～100Ω

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

10．如圖所示，在水平地面上向右做勻速直線運動的汽車，通過定滑輪用繩子吊起一物體，若汽車和被吊物體在同一時刻的速度為v1和v2．
（1）物體的運動類型加速運動（填“勻速運動、減速運動、加速運動”）
（2）v1＞v2（填“＞、=、＜”）
（3）繩子的拉力＞物體的重力（填“＞、=、＜”）

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

17．完成下列核反應方程
（1）${\;}_{11}^{23}$Na+${\;}_{2}^{4}$He→${\;}_{12}^{26}$Mg+${\;}_{1}^{1}$H    
（2）${\;}_{13}^{27}$Al+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{12}^{27}$Mg+${\;}_{1}^{1}$H
（3）${\;}_{90}^{234}$Th→${\;}_{91}^{234}$Pa+${\;}_{-1}^{0}$e
（4）${\;}_{9}^{19}$F+${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{8}^{16}$O．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．遠距離輸電線路示意圖如圖所示，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機的輸出電壓及輸電線的電阻均不變．則（　　）
A．用戶負載增加時，升壓變壓器的原線圈中電流不變
B．降壓變壓器的原線圈中電流較小，用較粗的導線繞制成
C．因為先升壓后又要降壓，所以不用變壓器直接輸電更節(jié)約電能
D．當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

15．某同學用下面的方法做“探究功與速度變化的關系”的實驗．
將足夠長的木板固定在水平的桌面上，在木板虛線PP′上釘兩個釘子，木塊上釘一個釘子，橡皮筋兩端分別固定在木板的釘子上．現將木塊拉至虛線OO′處，釋放木塊，設其前端到達PP′時速度為v，木塊離開橡皮筋后滑行的距離為s．

（1）如果用一根橡皮筋將木塊拉到OO′處，釋放木塊，橡皮筋對木塊做的功為W，那么，當把三根相同的橡皮筋并起來將木塊拉到OO′處，釋放木塊，橡皮筋對木塊所做的功為3W；（圖中兩虛線間距離很小，摩擦不計）
（2）木塊離開橡皮筋后在木板上做C
A．勻速直線運動    B．先加速后勻速運動     C．勻減速直線運動     D．先減速后勻速運動
（3）用1，2，3，4，5根橡皮筋分別對木塊做功，測得木塊離開橡皮筋后滑行的距離為s1，s2，s3，s4，s5．以橡皮筋對木塊做的功W為縱坐標，以滑行的距離s為橫坐標，作出W-s圖象是過原點的直線，那么W與v的關系是W∝v2．

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