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首页 高中物理知识 向心力 弹力的大小、胡克定律 闭合电路欧姆定律 试题正文
  • 问答题
    使用“弹簧式角速度测量仪”可以测量运动装置自转时角速度的大小，其结构示意图如图所示．将测量仪固定在待测装置上，当装置绕竖直固定轴OO′转动时，与轻弹簧相连的小球A可在光滑绝缘细杆BC上滑动，同时带动连接在A上的滑动变阻器的动触片P在与BC平行的电阻丝MN上滑动，使得电压表V的示数U0随装置转动的角速度ω发生变化，据此可测出待测装置的角速度ω的大小．
    已知：小球A的质量为m；弹簧的原长为x0、劲度系数为k；电阻MN粗细均匀、长度为L、阻值为R；电压表V通过两根导线分别接在电阻丝MN的中点Q和动触片P上，电阻丝MN的两端接在电压为U的直流稳压电源上．闭合开关后S测量仪器即可工作．若不计导线和动触片P的电阻、以及导线对动触片P的影响，忽略动触片P和电阻MN之间的摩擦，且电压表视为理想电表．装置静止时，动触片P与Q（导线和电阻的连接点）重合．
    （1）试推导：待测装置自转的角速度ω与电压表V的示数U0之间的关系式．
    （2）用该测量仪能测量的自转角速度的最大值ωm是多少？
    魔方格

    本题信息：物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “使用“弹簧式角速度测量仪”可以测量运动装置自转时角速度的大小，其结构示意图如图所示．将测量仪固定在待测装置上，当装置绕竖直固定轴OO′转动时，与轻弹簧相...” 主要考查您对

向心力

弹力的大小、胡克定律

闭合电路欧姆定律

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  • 向心力
  • 弹力的大小、胡克定律
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向心力的定义：

在圆周运动中产生向心加速度的力。。


向心力的特性：

1、向心力
总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小，大小，方向总是指向圆心（与线速度方向垂直），方向时刻在变化，是一个变力。向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供。
2、轻绳模型
Ⅰ、轻绳模型的特点：
①轻绳的质量和重力不计；
②可以任意弯曲，伸长形变不计，只能产生和承受沿绳方向的拉力；
③轻绳拉力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻绳模型在圆周运动中的应用
小球在绳的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动的临界问题：
①临界条件：小球通过最高点，绳子对小球刚好没有力的作用，由重力提供向心力：

②小球能通过最高点的条件：（当时，绳子对球产生拉力）
③不能通过最高点的条件：（实际上小球还没有到最高点时，就脱离了轨道）
3、轻杆模型：
Ⅰ、轻杆模型的特点：
①轻杆的质量和重力不计；
②任意方向的形变不计，只能产生和承受各方向的拉力和压力；
③轻杆拉力和压力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻杆模型在圆周运动中的应用
轻杆的一端连着一个小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过最高点时，轻杆对小球产生弹力的情况：
①小球能通过最高点的临界条件：（N为支持力）
②当时，有（N为支持力）
③当时，有（N=0）
④当时，有（N为拉力）


知识点拨：
向心力是从力的作用效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力。实际上它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。对一个物体进行受力分析的时候，是不需要画向心力的，向心力是效果力。


知识拓展：
对于向心力的理解，同学们可以切身的体会一下。两个同学手拉手，甲同学原地，乙同学绕着甲同学转，甲同学给乙同学的拉力就是向心力，当拉力大于向心力的时候，乙同学向心（甲同学）运动，当拉力小于向心力的时候，乙同学做离心运动。

弹力的大小：

弹力的大小与物体的形变程度有关，形变量越大，产生的弹力越大；形变量越小，产生的弹力越小。
(1)一般情况下，弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来；对于弹簧的弹力，在弹性限度内遵循胡克定律：
(2)胡克定律在弹性限度内，弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比，即F=kx，式中k为劲度系数，x为弹簧的形变量，F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。

①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量，即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差：x=|L—L0|，不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N／m，由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定，弹簧做好后，劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a．由胡克定律F=kx知：k=F／x
b．由F一x图像知：


判定弹力的有无及其方向的方法：



闭合电路欧姆定律：

1、内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟闭合电路总电阻成反比。
2、表达式：I=E/（R+r）。
3、适用范围：纯电阻电路。
4、电路的动态分析：
①分析的顺序：外电路部分电路变化→R总变化→由判断I总的变化→由U=E-I总r判断U的变化→由部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流、电压的变化欧→用串、并联规律分析变化电阻的电流、电压电功。
②几个有用的结论
Ⅰ、外电路中任何一个电阻增大（或减少）时外电路的总电阻一定增大（或减少）。
Ⅱ、若开关的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若开关的通断使并联的支路增多时，总电阻减少。
Ⅲ、动态电路的变化一般遵循“串反并同”的规律；当某一电阻阻值增大时，与该电阻串联的用电器的电压（或电流）减小，与该电阻并联的用电器的电压（或电流）增大。


电源的关系：



电阻的图像与闭合电路的图像：



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