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  • 1. (2021八下·苏州期末) 小华和小丽在观摩自行车比赛时看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图所示:

    1. (1) 骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?小华提出了疑问,一旁的小丽说:“要想转弯,必须受力,身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力”。小华觉得小丽“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为力是物体运动状态的原因;

    2. (2) 我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显,可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠近内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显,使骑行的自行车转弯倾斜的力的大小可能与哪些因素有关?由此小华和小丽提出了两种猜想:

      猜想一:可能与骑行的速度有关;

      猜想二:可能与圆弧形赛道的半径有关。

      小钢球初始位置

      A

      B

      C

      距压力传感器高度/m

      0.5

      0.4

      0.3

      压力传感器达到的最大示数/N

      1.90

      1.78

      1.66

      接着,小华和小丽一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一:他们把半径为0.5m的半圆轨道(左端连着横杆)通过横杆在。点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),让同一小钢球分别从弧面A、B、C三处自由滚下,如图所示,观察记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如表:

      实验中让同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C,三处自由滚下的目的是到达最低点的速度(选填“相同”或“不同”),该实验可以得出的结论:在其他条件一定时,骑行的速度越大,使骑行的自行车转弯倾斜的力越

    3. (3) 小球运动到最低点时受力(选填“平衡”“非平衡”);
    4. (4) 若要验证猜想二,应当让同一小球分别从(选填“相同”或“不同”)半径的半圆轨道释放,且距离传感器高度相同,记录每次压力传感器达到的最大示数(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)若压力传感器的最大示数不同,这说明猜想二是(选填“正确”或“错误”);
    5. (5) 小华看到小钢球来回滚动,又想到:车间停电后,各种转轮过了一段时间才能陆续停止转动,可见转动物体有转动惯性。查阅相关资料得知:转动惯性大小在物理学中用转动惯量I表示。

      物体可看作由n个微小部分组成,它们的质量分别为m1、m2、…mn , 到某转动轴的距离分别为r1、r2、…rn , 则该物体对该转动轴的转动惯量I=m1r12+m2r22+…mnrn2

      ①图甲是一个质量为m的小球,用长为L的轻质硬杆(不计质量、不形变)连接到转轴MM'上,则它对这个轴的转动惯量是(用m、L表示);

      ②有一高为20cm、周长为62.8cm的均匀薄铁皮制空心圆筒(铁皮厚度远远小于圆筒半径)可绕转轴NN转动,如图乙,若圆筒相对于转轴NN'的转动惯量I=4.8×10-3kg·m2 , 则铁皮的厚度为mm(π取3.14,ρ=8g/cm3 , 此空计算结果小数点后保留两位)。

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