《2025年高中总复习优化设计高中物理》

4.(2024山东济南模拟)某同学用如图甲所示的装置探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小与此时细线拉力的关系。其中，力传感器显示的是小球自由摆动过程中各个时刻细线拉力的大小，光电门测量的是小球通过光电门的挡光时间△t。
　　 　　
　(1)调整细线长度，使细线悬垂时，小球中心恰好位于光电门中心;
　(2)要测量小球通过光电门的速度，还需测出______(写出需要测量的物理量及其表示符号)，小球通过光电门的速度表达式为=________;
　(3)改变小球通过光电门的速度重复实验，测出多组速度和对应拉力FT的数据,作出FT−U²图像如图乙所示。已知当地重力加速度为9.7m/s2，
则由图像可知，小球的质量为__________kg,光电门到悬点的距离为________m。

答案：
(2)小球的直径d $\frac{d}{\Delta t}$
(3)0.05 1.0

5.(2023山东济宁期中)如图所示，某研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式。
　　　　　　　　　
　在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。部分实验步骤如下:
　①用天平测出小球的质量m。
　②将小球用细线拉起，贴近小球，在其下方平放一张画有多个同心圆的白纸，使其圆心恰好位于悬点正下方。
　③使小球做圆锥摆运动。
　④通过纸上的圆对照得出小球做匀速圆周运动的轨迹。
　5用秒表测量小球的转动周期。
　⑥用刻度尺测出轨迹的半径。
　(1)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.小球所受绳子的拉力
　　
B.小球所受的重力
　　
C.小球所受拉力和重力的合力
　(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F。=__________
　　　(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，可获取不同时间t。研学小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，若小球所受的合力F与向心力F，大小相等，则这些图像中合理的是____。
　　

答案：
(1)C
(2)$\frac{4mr\pi^{2}n^{2}}{t^{2}}$ $\frac{mgr}{h}$
(3)B