某同学用如图所示装置做探究向心力大小与角速度大小的关系。装置中水平光滑直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平杆一起匀速转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过轻质角速度传感器测得。

1. 某同学用如图所示装置做探究向心力大小与角速度大小的关系。装置中水平光滑直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平杆一起匀速转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过轻质角速度传感器测得。

(1) 要探究向心力与角速度的大小关系，则需要采用____。 A. 控制变量法 $\text{[math]}$ 等效替代法 $\text{[math]}$ 微元法 $\text{[math]}$ 放大法

(2) 保持滑块的质量和到竖直转轴的距离 $\text{[math]}$ 不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数 $\text{[math]}$ 及角速度传感器的示数 $\text{[math]}$ ，根据实验数据得到 $\text{[math]}$ 的图线斜率为 $\text{[math]}$ ，则滑块的质量为。 $\text{[math]}$ 用题目中的字母表示 $\text{[math]}$

(3) 若水平杆不光滑，根据 $\text{[math]}$ 得到图线的斜率将。 $\text{[math]}$ 填“增大”“不变”或“减小” $\text{[math]}$ 。

【考点】

匀速圆周运动;

【答案】

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实验探究题普通

1. 实验探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与质量m、角速度 $\text{[math]}$ 和半径r之间的关系。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。

(1) 本实验采用的方法是____ A. 控制变量法 B. 等效法 C. 模拟法

(2) 当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，两个塔轮边缘处的大小相等；（选填“线速度”或“角速度”）

(3) 图中所示，两个钢球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两个小球所受向心力的比值为1∶9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为____。 A. 1∶3 B. 3∶1 C. 1∶9 D. 9∶1

实验探究题普通

2. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

(1) 在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中____的方法： A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法

(2) 若探究向心力F与角速度ω的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板处（选填“B”或“C”）。

(3) 在探究向心力F与角速度ω的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为 $\text{[math]}$ ，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为____（填选项前的字母）。 A. $\text{[math]}$ B. $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ D. $\text{[math]}$

实验探究题普通

3. 如图是利用激光测定圆盘圆周运动的原理示意图，图中圆盘绕固定轴匀速转动，圆盘边缘侧面上右一小段涂有反光材料，当圆盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，之后实验测得接收器接收到n次激光束所花时间为 $\text{[math]}$ ，每次激光束持续时间为t，圆盘的直径为d，圆周率用π表示。（计算结果用题中所给字母表示）

(1) 由实验可知，圆盘角速度 $\text{[math]}$ =；

(2) 圆盘边缘上的点的向心加速度大小 $\text{[math]}$ =；

(3) 圆盘侧面反光涂层的长度l=。

实验探究题普通