Question

17．圖示是利用轉(zhuǎn)動(dòng)測物體質(zhì)量的裝置，從桿的中心轉(zhuǎn)動(dòng)處往兩側(cè)標(biāo)上刻度．光滑的細(xì)桿上穿有質(zhì)量為m和M的兩物體，其中M是標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的物體，兩物體用輕細(xì)繩連接，當(dāng)桿以角速度ω旋轉(zhuǎn)，兩物體不動(dòng)時(shí)，從桿上讀出刻度，便可知道m(xù)的質(zhì)量．
（1）簡述測量物體m質(zhì)量的原理，并說明需要測量的量．
（2）兩個(gè)質(zhì)量分別為M=5g和m=10g的光滑小球套在水平光滑桿上，兩球相距30cm，并用細(xì)線連接，欲使兩球繞軸以角速度ω=60rad/s在水平面內(nèi)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，則兩物體離轉(zhuǎn)動(dòng)中心各為多少厘米？繩中拉力是多少？

Answer 1

分析 （1）兩小球所受的繩子的拉力提供向心力，故向心力相等，根據(jù)向心力公式即可求解．
（2）兩小球所受的繩子的拉力提供向心力，故向心力依然相等，根據(jù)向心力公式即可求解．

解答 解：（1）兩個(gè)物體的向心力相等，故：
Mr₁ω²=mr₂ω²
其中：
r₁+r₂=L
解得：
m=$\frac{{r}_{1}}{L-{r}_{1}}$M
故只需要測量出M的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r₁與兩個(gè)物體間的距離L的比值即可；
（2）兩個(gè)物體的向心力相等，故：
Mr₁ω²=mr₂ω²
其中：
r₁+r₂=L
解得：
r₁=20cm
r₂=10cm
細(xì)線的拉力：
T=Mr₁ω²=0.005kg×0.2m×（60rad/s）²=3.6N
答：（1）測量物體m質(zhì)量的原理是利用兩個(gè)小球的角速度和向心力相等，需要測量的量為M的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r₁與兩個(gè)物體間的距離L．
（2）兩物體離轉(zhuǎn)動(dòng)中心分別為20cm、10cm，繩中拉力是3.6N．

點(diǎn)評 本題主考考查了向心力公式的應(yīng)用，知道兩小球的角速度和向心力相等，基礎(chǔ)題目．