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，從而露出標尺，標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．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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

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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

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

3．某同學用如圖所示的實驗器材探究電磁感應現(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)”）．

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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

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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

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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

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

4．某同學在做“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的位置坐標為（-30，-5）．

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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）

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