杲同学用如图所示的装置“探究物体做圆同运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台，上端的力传感器上，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方靠近A点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球运动的半径为R。

1. 杲同学用如图所示的装置“探究物体做圆同运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台，上端的力传感器上，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方靠近A点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球运动的半径为R。

(1) 将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过A点时力传感器的读数F及遮光条的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则小钢球通过A点时的速度大小可视为 $\text{[math]}$ m/s。

(2) 从动力学角度小钢球通过A点时的向心力大小为 $\text{[math]}$ （用F、m、g表示），将其计算的结果与向心力公式 $\text{[math]}$ 计算的结果进行比较。

(3) 改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现 $\text{[math]}$ 总是略小于 $\text{[math]}$ ，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是____。 A. 小钢球的质量偏大 B. 小钢球的初速度不为零 C. 总是存在空气阻力 D. 小钢球速度的测量值偏大

(4) 小钢球从静止释放位置运动到A点的过程中，重力做功的功率____。 A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

【考点】

向心力; 功率及其计算;

【答案】

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实验探究题普通

1. 杲同学用如图所示的装置“探究物体做圆同运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台，上端的力传感器上，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方靠近A点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球运动的半径为R。

（1）将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过A点时力传感器的读数F及遮光条的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则小钢球通过A点时的速度大小可视为 $\text{[math]}$ m/s。

（2）从动力学角度小钢球通过A点时的向心力大小为 $\text{[math]}$ （用F、m、g表示），将其计算的结果与向心力公式 $\text{[math]}$ 计算的结果进行比较。

（3）改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现 $\text{[math]}$ 总是略小于 $\text{[math]}$ ，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是。

A.小钢球的质量偏大 B.小钢球的初速度不为零

C.总是存在空气阻力 D.小钢球速度的测量值偏大

（4）小钢球从静止释放位置运动到A点的过程中，重力做功的功率。

A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大

实验探究题普通

2. 杲同学用如图所示的装置“探究物体做圆同运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台，上端的力传感器上，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方靠近A点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球运动的半径为R。

（1）将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过A点时力传感器的读数F及遮光条的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则小钢球通过A点时的速度大小可视为 $\text{[math]}$ m/s。

（2）从动力学角度小钢球通过A点时的向心力大小为 $\text{[math]}$ （用F、m、g表示），将其计算的结果与向心力公式 $\text{[math]}$ 计算的结果进行比较。

（3）改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现 $\text{[math]}$ 总是略小于 $\text{[math]}$ ，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是。

A.小钢球的质量偏大 B.小钢球的初速度不为零

C.总是存在空气阻力 D.小钢球速度的测量值偏大

（4）小钢球从静止释放位置运动到A点的过程中，重力做功的功率。

A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大

实验探究题普通

3. 某学习小组利用如图所示的装置“探究向心力大小的表达式”实验，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。

(1) 在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径 $\text{[math]}$ 之间的关系时我们主要用到了物理学中的（　　） A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法

(2) 若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1：4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为。

(3) 利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是（　　） A. $\text{[math]}$ B. $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ D. $\text{[math]}$

(4) 若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与的关系。 A. 转动半径r B. 质量m C. 角速度ω D. 线速度v

(5) 若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1：4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为（　　） A. ①和④ B. ②和⑤ C. ③和⑥ D. ③和④

实验探究题普通