6．一物理興趣小組利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力與角速度、半徑的關(guān)系．
實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345678
F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06
ω/rad•s-128.825.722.018.015.913.08.54.3
（1）首先，他們讓一砝碼做半徑r為0.08m的圓周運(yùn)動(dòng)，數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到若干組向心力F和對(duì)應(yīng)的角速度ω，如下表．請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出F-ω的關(guān)系圖象．
（2）通過(guò)對(duì)圖象的觀察，興趣小組的同學(xué)猜測(cè)F與ω2成正比．你認(rèn)為，可以通過(guò)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，做出F與ω2關(guān)系圖象來(lái)確定他們的猜測(cè)是否正確．
（3）在證實(shí)了F∝ω2之后，他們將砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m，又得到了兩條F-ω圖象，他們將三次實(shí)驗(yàn)得到的圖象放在一個(gè)坐標(biāo)系中，如圖乙所示．通過(guò)對(duì)三條圖象的比較、分析、討論，他們得出F∝r的結(jié)論，你認(rèn)為他們的依據(jù)是做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖象的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1：2：3．
（4）通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，他們得出：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F=kω2r，其中比例系數(shù)k的大小為0.038，單位是kg．

分析 在探究物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力與角速度、半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用控制變量法，先保證圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變，探究向心力與角速度之間的關(guān)系，然后再更換半徑繼續(xù)探究向心力與角速度之間的關(guān)系，最后可以得到向心力與角速度與半徑的關(guān)系式．

解答 解：（1）描點(diǎn)后繪圖時(shí)注意盡量讓所描的點(diǎn)落到同一條曲線上，不能落到曲線上的讓其均勻分布在兩側(cè)，如圖所示：

（2）通過(guò)對(duì)圖象的觀察，興趣小組的同學(xué)猜測(cè)F與ω2成正比．可以通過(guò)進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換，通過(guò)繪出F與ω2關(guān)系圖象來(lái)確定他們的猜測(cè)是否正確，如果猜測(cè)正確，做出的F與ω2的關(guān)系式應(yīng)當(dāng)為一條傾斜直線．
（3）在證實(shí)了F∝ω2之后，他們將砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m，又得到了兩條F-ω圖象，他們將三次實(shí)驗(yàn)得到的圖象放在一個(gè)坐標(biāo)系中，如圖乙所示．通過(guò)對(duì)三條圖象的比較、分析、討論，他們得出F∝r的結(jié)論，他們的依據(jù)是：做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖象的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1：2：3，如果比例成立則說(shuō)明向心力與物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成正比．
（4）做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F=kω2r，代入甲圖中任意一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值，比如：甲（20，1.2），此時(shí)半徑為0.08m，
得：1.2N=k202（ω/rad）20.08m
解得：k=0.038kg
故答案為：（1）如上圖所示，（2）F與ω2，（3）做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖象的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1：2：3，（4）0.038，kg．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“探究物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力與角速度、半徑的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中所需的實(shí)驗(yàn)步驟，以及利控制變量法實(shí)驗(yàn)的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高解決問(wèn)題能力．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

16．兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離為d，相互作用力大小為F．使其中一個(gè)電荷的電荷量增加為原來(lái)的2倍，其它條件不變，則兩電荷間的作用力大小變?yōu)?F；改變它們之間的距離，其它條件不變，使相互作用力大小變?yōu)?F，則兩點(diǎn)電荷之間的距離應(yīng)變?yōu)?\fracb4ohnlr{2}$．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

17．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．位移是矢量，位移的方向即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向
B．不論物體的體積多大，都有可能被看成質(zhì)點(diǎn)
C．只有低速運(yùn)動(dòng)的物體才可看成質(zhì)點(diǎn)，高速運(yùn)動(dòng)的物體不可看成質(zhì)點(diǎn)
D．物體通過(guò)的路程不等，但位移可能相同

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

14．如圖，右端開(kāi)口、左端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)長(zhǎng)U形玻璃管豎直放置．左、右兩管長(zhǎng)均為50cm，玻璃管底部水平部分長(zhǎng)l3=30cm，玻璃管的左管中間有一段長(zhǎng)l2=5cm的水銀柱，在左管上部封閉了一段長(zhǎng)l1=40cm的空氣柱（空氣可視為理想氣體）．已知大氣壓強(qiáng)為p0=75cmHg．現(xiàn)將一活塞（圖中未畫(huà)出）從玻璃管右端開(kāi)口處緩慢往下推，使左管上部空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘'1=35cm．假設(shè)下推活塞過(guò)程中沒(méi)有漏氣，環(huán)境溫度不變．
（i）下推活塞的過(guò)程中，左管上部封閉的空氣柱是吸熱還是放熱？
（ii）求活塞往下推的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

1．下面的說(shuō)法中不正確的有（　�。�
A．布朗運(yùn)動(dòng)反映了懸浮小顆粒內(nèi)部分子在不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)
B．壓縮密封在氣缸中一定質(zhì)量的理想氣體，難度越來(lái)越大，這是因?yàn)榉肿娱g距離越小時(shí)分子間斥力越大
C．物體溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，所有分子的動(dòng)能都會(huì)增大
D．對(duì)氣體加熱，氣體的內(nèi)能不一定增大
E．對(duì)大量事實(shí)的分析表明，不論技術(shù)手段如何先進(jìn)，熱力學(xué)零度最終不可能達(dá)到

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

11．2014年我國(guó)多地都出現(xiàn)了霧霾天氣，嚴(yán)重影響了人們的健康和交通；設(shè)有一輛汽車在能見(jiàn)度較低的霧霾天氣里以54km/h的速度勻速行駛，司機(jī)突然看到正前方有一輛靜止的故障車，該司機(jī)剎車的反應(yīng)時(shí)間為0.6s，剎車后汽車勻減速前進(jìn)，剎車過(guò)程中加速度大小為5m/s2，最后停在故障車前1.5m處，避免了一場(chǎng)事故．以下說(shuō)法正確的是（　�。�
A．司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車后，汽車經(jīng)過(guò)3s停下
B．從司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車到停下來(lái)的過(guò)程，汽車的平均速度為7.5m/s
C．司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車時(shí)，汽車與故障車的距離為33m
D．從司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車到停下來(lái)的過(guò)程，汽車的平均速度為11m/s

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

18．某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所用交流電的周期為T(mén)=0.02s．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．其相鄰點(diǎn)間的距離（可依次用字母x1、x2、x3、x4、x5、x6表示）如圖1所示，每?jī)蓚�(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打印點(diǎn)未畫(huà)出．

（1）試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、F兩個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將這兩個(gè)速度值填入下表（要求保留2位有效數(shù)字）．
速度vBvCvDvEvF
數(shù)值（m/s）0.500.610.73
（2）將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖2直角坐標(biāo)系中，并畫(huà)出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線．
（3）可由所畫(huà)v-t圖象求出小車加速度為1.18m/s2（計(jì)算結(jié)果要求：保留小數(shù)點(diǎn)后面二位數(shù)字）．
（4）本題亦可不利用v-t圖象求小車加速度，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算小車加速度的表達(dá)式：a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$（用字母x1、x2、x3、x4、x5、x6和T表示）．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

15．一根原來(lái)處于原長(zhǎng)的輕彈簧波拉長(zhǎng)后的彈力F與其長(zhǎng)度x的關(guān)系如圖所示，則此彈簧的勁度系數(shù)為（　�。�
A．2N/mB．200N/mC．40N/mD．50N/m

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

20．如圖所示，銅線圈水平固定在鐵架臺(tái)上，銅線圈的兩端連接在電流傳感器上，傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，采集的數(shù)據(jù)可通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，從而得到銅線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖線．利用該裝置探究條形磁鐵從距銅線圈上端某一高度處由靜止釋放后，沿銅線圈軸線豎直向下穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．兩次實(shí)驗(yàn)中分別得到了如圖甲、乙所示的電流-時(shí)間圖線．條形磁鐵在豎直下落過(guò)程中始終保持直立姿態(tài)，且所受空氣阻力可忽略不計(jì)．則下列說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度不同，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，則甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度大于乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度
B．若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)弱不同，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，則甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性比乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)
C．甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中損失的機(jī)械能小于乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中損失的機(jī)械能
D．兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中所受的磁場(chǎng)力都是先向上后向下

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