为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d ，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。

1. 为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d ，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。

(1) 滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t ，则滑块的角速度 $\text{[math]}$ （用t、l、d表示）。

(2) 为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与（填“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。

(3) 若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是。

【考点】

线速度、角速度和周期、转速; 向心力;

【答案】

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实验探究题普通

1. 在“探究向心力大小与哪些因素有关”的实验中，所用向心力演示仪如图甲所示，A、B、C为三根固定在转臂上的短臂，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，其中A和C的半径相同。图乙是变速塔轮的原理示意图：其中塔轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.5倍，轮③是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的1.5倍，是轮⑥的2倍。可供选择的实验小球有：质量均为2m的球I和球Ⅱ，质量为m的球Ⅲ。

(1) 这个实验主要采用的方法是_______。 A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想实验法 D. 放大法

(2) 选择球I和球Ⅱ分别置于短臂C和短臂A，是为了探究向心力大小与________。 A. 质量之间的关系 B. 半径之间的关系 C. 标尺之间的关系 D. 角速度之间的关系

(3) 为探究向心力大小与圆周运动轨道半径的关系，应将实验小球I和（选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）分别置于短臂A和短臂处（选填“B”或“C”），实验时应将皮带与轮①和轮相连，使两小球角速度相等。

实验探究题普通

2. 用如图所示的实验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 $\text{[math]}$ 和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：

(1) 在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相等，将皮带处于左、右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标尺的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。 A. 质量m B. 半径r C. 角速度 $\text{[math]}$

(2) 在（1）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则皮带连摆的左、右塔轮半径之比为。其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两标尺的示数，两标尺示数的比值（均选填“变大”“变小”或“不变”）。

实验探究题普通

3. 为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d ，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。

(1) 滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t ，则滑块的角速度 $\text{[math]}$ （用t、l、d表示）。

(2) 为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与（填“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。

(3) 若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是。

实验探究题普通