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高中物理
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1.
(2024高一下·长沙月考)
某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。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7下降,从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。实验过程如下:
(1) 把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上,使它们的运动半径相同,调整塔轮上的皮带的位置,探究向心力的大小与
的关系,将实验数据记录在表格中;
(2) 保持两个小球质量不变,调整塔轮上皮带的位置,使与皮带相连的左、右两轮半径r
左
r
右
(选填“>”“=”或“<”),保证两轮转速相同,增大长槽上小球的运动半径,探究向心力的大小与运动半径的关系,将实验数据记录在表格中;
(3) 使两小球的运动半径和转速相同,改变两个小球的质量,探究向心力的大小与质量的关系,将实验数据记录在表格中:
次数
转速之比
球的质量m/g
运动半径r/cm
向心力大小F/红白格数
m
左
m
右
r
左
r
右
F
左
F
右
1
2
12
12
10
10
8
2
2
1
12
12
20
10
4
2
3
1
12
24
10
10
2
4
(4) 根据表中数据,向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是____。
A .
F∝m nr
B .
F∝m n
2
r
C .
F∝m
2
n
2
r
D .
F∝m nr
2
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