高中 | 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.6 向心力

探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

回答下列问题:

匀速圆周运动,线速度$\div $角速度$=$半径,线速度$\times $角速度$=$向心加速度。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

物体做匀速圆周运动,有$v=\omega r$

解得$r=\dfrac{v}{\omega}$

根据$a_{n}=\dfrac{v^{2}}{r}$

可得$a_{n}=v\omega$

故该说法正确;

抛体运动,水平速度不变。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

物体做抛体运动时,水平方向不受外力,所以水平速度不变。故该说法正确;

太阳对行星的引力大小,等于行星对太阳的引力大小。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

根据牛顿第三定律可知,太阳对行星的引力大小,等于行星对太阳的引力大小。故该说法正确;

严格来讲,地球和太阳都绕着地球和太阳的连线上的一个点转,只不过太阳质量太大,导致太阳的位置接近这个点,所以就把太阳看成圆心。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

严格来讲,地球和太阳都绕着地球和太阳的连线上的一个点转,只不过太阳质量太大,导致太阳的位置接近这个点,所以就把太阳看成圆心。故该说法正确;

被发射的物体的质量越大,第一宇宙速度越大。       

["正确","错误"]
[["错误"]]

根据$\dfrac{GMm}{R^{2}}=m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$

解得$v_{1}=\sqrt{\dfrac{GM}{R}}$

可知第一宇宙速度与被发射的物体的质量无关。故该说法错误;

地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度,都是由地球的质量决定。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

根据$\dfrac{GMm}{R^{2}}=m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$

解得$v_{1}=\sqrt{\dfrac{GM}{R}}$

地球的第一宇宙速度由地球的质量决定。

对在地球表面上的物体,有$\dfrac{GMm}{R^{2}}=mg$

物体在地球表面上具有的势能为$E_{p1}=- \dfrac{GMm}{R}$

当物体脱离地球引力到达无穷远时$E_{p2}=0$

由机械能守恒可得$E_{p1}+\dfrac{1}{2}mv_{2}^{2}=E_{p2}$

解得$v_{2}=\sqrt{\dfrac{2GM}{R}}$

地球的第二宇宙速度,由地球的质量决定。故该说法正确;

向心力是根据作用效果命名的,弹力,摩擦力,万有引力,电磁力等都可以充当向心力                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

向心力是根据作用效果命名的,弹力,摩擦力,万有引力,电磁力等都可以充当向心力。故该说法正确;

分析做圆周运动的物体具体受到哪些力时,不用加入向心力。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

向心力是一个效果力,分析做圆周运动的物体具体受到哪些力时,不用加入向心力。故该说法正确;

动能定理可以简单地分类为:合力作正功,动能增加;合力做负功,动能减少。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

根据$W_{合}=\Delta E_{k}$可知动能定理可以简单地分类为:合力作正功,动能增加;合力做负功,动能减少。故该说法正确;

物体速度远小于光速时,相对论物理与牛顿力学的结论没有区别。                 

["正确","错误"]
[["正确"]]

物体速度远小于光速时,相对论物理与牛顿力学的结论没有区别。故该说法正确;

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探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示,转动手柄,可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上,可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供,同时,小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降,从而露出测力筒内的标尺,标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如: 为“探究向心力大小与角速度的关系”,某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块,可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片,宽度为,光电门可以记录遮光片通过的时间,测出滑块中心到竖直杆的距离为。实验过程中细绳始终被拉直。 某同学用如图甲所示的装置探究向心力跟质量、半径、角速度关系。一根光滑的水平杆可绕竖直杆在水平面内转动,质量不同的小物块可以穿在水平杆上,用细线通过定滑轮与力传感器相连,调节细线长度可改变物块转动的半径。水平杆绕竖直杆转动时,力传感器上显示物块受到的拉力大小。 用如图所示的演示装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系,匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内小球也随着做匀速圆周运动,横臂的挡板对球的弹力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值,请回答相关问题: 用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为,回答以下问题:
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