A.绳子的拉力越来越大
B.绳子的拉力保持不变
C.小孩经图示位置时,加速度方向可能沿a所示的方向
D.小孩经图示位置时,加速度方向可能沿b(绳收缩)所示的方向
14.(多选)如图所示,在光滑水平面上钉有两个钉子A和B,一根长细绳的一端系一个小球,另一端固定在钉子A上,开始时小球与钉子A、B均在一条直线上(图示位置),且细绳的一大部分沿顺时针方向缠绕在两钉子上(俯视)。现使小球以初速度v0在水平面上沿逆时针方向做圆周运动,使两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放,在绳子完全被释放后与释放前相比,下列说法正确的是( )
A.小球的速度变大 B.小球的角速度变小
C.小球的向心力变小 D.细绳对小球的拉力变大
能力提升练
题组一 “探究向心力大小的表达式”的实验创新与拓展
1.(2019山东济宁高一下月考)如图所示是“DIS向心力实验器”,当质量为m的砝码随旋转臂一起在水平面内做半径为r的圆周运动时,所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得,旋转臂另一端的挡光杆(挡光杆的挡光宽度为Δs,旋转半径为R)每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。
(1)某次旋转过程中挡光杆经过光电门时的遮光时间为Δt,则角速度ω= 。
(2)以F为纵坐标,以 (选填“Δt”“”“Δt2”或“”)为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线,该直线的斜率为k= 。(用上述已知量的字母表示)
2.(2020北京海淀高三上期中)如图所示为研究学习小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上,下端悬挂一个质量为m的小球,将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上,调节细线的长度,使小球自然下垂时恰好位于圆心处。用手带动小球运动,使它在放手后恰能在纸面上方做匀速圆周运动。调节平台的高度,使纸面贴近小球但不接触。
(1)若忽略小球运动中受到的阻力,在具体的计算中可将小球视为质点,重力加速度大小为g。
①从受力情况看,小球做匀速圆周运动所受的向心力是 。(选填选项前的字母)
A.小球所受细线的拉力
B.小球所受的重力
C.小球所受细线的拉力和重力的合力
②在某次实验中,小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动,用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动的向心力大小Fn= (用m、n、t、r及相关的常量表示)。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h,那么对小球进行受力分析可知,小球做此圆周运动所受的合力大小F= (用m、h、r及相关的常量表示)。
③保持n的取值不变,改变h和r进行多次实验,可获取不同运动总时间t。研究学习小组的同学们想用图像来处理多组实验数据,进而验证小球在做匀速圆周运动过程中,小球所受的合力F与向心力Fn大小相等。为了方便观察,应合理选择坐标轴的相关变量,使待验证关系是线性关系。为此,不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图所示的图像,若小球所受的合力F与向心力Fn大小相等,则这些图像中合理的是 。
