高考物理母題解讀（四） 曲線運(yùn)動14.doc

高考母題解讀高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究高考母題，掌握母題解法規(guī)律，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三，可使學(xué)生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題14、圓周運(yùn)動實(shí)驗【方法歸納】圓周運(yùn)動實(shí)驗主要有驗證向心力公式和有關(guān)圓周運(yùn)動角速度線速度的測量，應(yīng)用的知識主要有向心力公式、角速度公式、線速度公式等。典例（2010全國理綜卷1第22題）圖1是利用激光測轉(zhuǎn)速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動，盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料。當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來（如圖2所示）。（1）若圖2中示波器顯示屏橫向的每大格（5小格）對應(yīng)的時間為5.00102 s ，則圓盤的轉(zhuǎn)速為_轉(zhuǎn)/s。（保留3位有效數(shù)字）（2）若測得圓盤直徑為10.20 cm，則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長度為 _ cm。（保留3位有效數(shù)字）【針對訓(xùn)練題精選解析】1.（2012湖北百校聯(lián)考）某同學(xué)想利用dis測電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和葉片長度，他設(shè)計的實(shí)驗裝置如圖甲所示.該同學(xué)先在每一葉片邊緣粘上一小條長為的反光材料，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)到某一位置時，光傳感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在計箅機(jī)屏幕上顯示出矩形波，如圖乙所示.已知屏幕橫向每大格表示的時間為.則電風(fēng)扇勻速轉(zhuǎn)動的周期為_s;若用游標(biāo)卡尺測得的長度如圖丙所示，則葉片長度為_m.2（2012皖南八校聯(lián)考）在“用圓錐擺實(shí)驗驗證向心力公式的實(shí)驗中，ab為豎直轉(zhuǎn)軸，細(xì)繩一端系在a點(diǎn)，另一端與小球c相連，如圖所示。.當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。.實(shí)驗步驟如下：測量ac間細(xì)繩長度l；使ab軸轉(zhuǎn)動，并帶動c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動；測出此時c球做勻速圓周運(yùn)動的周期t，并標(biāo)出c球球心在ab軸上的投影點(diǎn)d，測出ad間距為s;算出c球做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力f.;算出c球所受的合力f;驗證向心力公式.(i )在上述實(shí)驗中還需要測量的物理量有哪些_a. c球的直徑 b. c球的質(zhì)量 c. c球轉(zhuǎn)動的角速度 d.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭(ii)為了驗證向心力公式正確.請用已知的物理量和第(i )題中你所選擇的物理量表示出ad間距s=_.(iii)這一實(shí)驗方法簡單易行.但是有幾個因素可能會影響實(shí)驗的成功,請寫出一條: _【解析】：要驗證向心力公式，需要算出c球做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力f =m2lsin，需要算出c球所受的合力f=mgtan。而cos=s/l，l=l+d/2，c球的質(zhì)量m兩側(cè)可以消去，不需要測量。實(shí)驗測出此時c球做勻速圓周運(yùn)動的周期t，可以計算出=2/t，所以還需要測量的物理量有c球的直徑d，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。由mgtan=mlsin可得s=?！敬鸢浮浚海ǎ? ad )（）s=（iii） 例如：垂足d的確定、小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動等【點(diǎn)評】此題考查向心力公式。3（2008四川理綜22）一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。盤邊緣上固定一豎直的擋光片。盤轉(zhuǎn)動時擋光片從一光電數(shù)字計時器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖1 所示。圖2為光電數(shù)字計時器的示意圖。光源a中射出的光可照到b中的接收器上。若a、b間的光路被遮斷，顯示器c上可顯示出光線被遮住的時間。擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結(jié)果如圖3所示。圓盤直徑用游標(biāo)卡尺測得，結(jié)果如圖4所示。由圖可知， 擋光片的寬度為_mm。圓盤的直徑為_cm。 若光電數(shù)字計時器所顯示的時間為50.0 ms，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為_弧度/秒（保留3位有效數(shù)字）。圖4、（6分）（2012年4月上海崇明縣二模）一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學(xué)決定測量霧滴的噴射速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d=40cm的紙帶環(huán), 安放在一個可以按照不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的固定轉(zhuǎn)臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫a，在狹縫a的正對面畫一條標(biāo)志線，如圖1所示在轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，向側(cè)面同樣開有狹縫b的紙盒中噴射油漆霧滴，當(dāng)狹縫a轉(zhuǎn)至與狹縫b正對平行時，霧滴便通過狹縫a在紙帶的內(nèi)側(cè)面留下痕跡（若此過程轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過不到一圈）將紙帶從轉(zhuǎn)臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示圖2（1）設(shè)噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標(biāo)志線的距離為，則從圖2可知，其中速度最大的霧滴到標(biāo)志線的距離s1=cm，速度最小的霧滴到標(biāo)志線的距離s2=cm； （2）如果轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的周期為t，則這些霧滴噴射速度范圍的計算表達(dá)式為v0= （用字母表示）； （3）如果以縱坐標(biāo)表示霧滴速度v0、橫坐標(biāo)表示霧滴距標(biāo)志線距離的倒數(shù)，畫出v0-圖線，如圖3所示，則可知轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的周期為s5. （6分）（2012湖北黃岡期末）如圖甲所示，2011年11月3日凌晨，我國“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器首次成功實(shí)現(xiàn)了空間交會對接試驗，這是我國載人太空飛行的又一個里程碑.設(shè)想在未來的時間里我國已經(jīng)建立了載人空間站，空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動而處于完全失重狀態(tài)，此時無法用天平稱量物體的質(zhì)量.某同學(xué)設(shè)計了在這種環(huán)境中測量小球質(zhì)量的實(shí)驗裝置，如圖乙所示：光電傳感器b能夠接受光源a發(fā)出的細(xì)激光束，若b被擋光就將一個電信號給與連接的電腦.將彈簧測力計右端用細(xì)線水平連接在空間站壁上，左端栓在另一穿過了光滑水平小圓管的細(xì)線mon上，n處系有被測小球，讓被測小球在豎直面內(nèi)以o點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動.(1)實(shí)驗時，從電腦中讀出小球自第1次至第n次通過最高點(diǎn)的總時間t和測力計示數(shù)f，除此之外，還需要測量的物理量是：_.(2)被測小球質(zhì)量的表達(dá)式為 m=_用(1)中的物理量的符號表示.6.(2012江西三校聯(lián)考）在“用圓錐擺實(shí)驗驗證向心力公式”的實(shí)驗中，ab為豎直轉(zhuǎn)軸，細(xì)繩一端系在a點(diǎn)，另一端與小球c相連，如圖所示.當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。實(shí)驗步驟如下：測量ac間細(xì)繩長度l；使ab軸轉(zhuǎn)動，并帶動c球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動；測出此時c球做勻速圓周運(yùn)動的周期t，并標(biāo)出c球球心在ab軸上的投影點(diǎn)d，測出ad間距為s；算出c球做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力f.；算出c球所受的合力f；驗證向心力公式。(i )在上述實(shí)驗中還需要測量的物理量有哪些_a. c球的直徑 b. c球的質(zhì)量 c. c球轉(zhuǎn)動的角速度 d.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭(ii)為了驗證向心力公式正確.請用已測的物理量和第（i)題中你所選擇的物理量表示出ad間距s=_.(iii)這一實(shí)驗方法簡單易行.但是有幾個因素可能會影響實(shí)驗的成功,請寫出一條: _ _ 6. 答案：（1）