某小组同学利用传感器进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验，实验装置如图甲所示，力传感器固定在竖直转轴上，角速度传感器固定在水平直杆上，水平直杆随竖直转轴一起转动，质量为m的滑块套在水平直杆上，细线一端连接滑块，另一端连接力传感器，细线拉力的大小F可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度通过角速度传感器测得。

1. 某小组同学利用传感器进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验，实验装置如图甲所示，力传感器固定在竖直转轴上，角速度传感器固定在水平直杆上，水平直杆随竖直转轴一起转动，质量为m的滑块套在水平直杆上，细线一端连接滑块，另一端连接力传感器，细线拉力的大小F可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度 $\text{[math]}$ 通过角速度传感器测得。

(1) 小组同学保持滑块质量不变，将其运动半径r分别调整为0.22m、0.20m、0.18m、0.16m、0.14m，改变转动角速度，得到相应的向心力大小，在同一坐标系中分别得到图乙中①、②、③、④、⑤五条图线。请分析这五组图线不过坐标原点的原因是。

(2) 因图乙中图线不便于研究F与 $\text{[math]}$ 的关系，便对其中某条图线的数据进行处理，获得的 $\text{[math]}$ 图像如图丙所示，该图线是一条直线，则图像横坐标x代表的是。（填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）

(3) 把图乙中的图线转换成图丙中的图线所应用的物理思想与下列实验相同的是______ A. 探究两个互成角度的力的合成规律 B. 当物体受力不变，探究加速度与物体质量的关系 C. 研究匀变速直线运动时，用 $\text{[math]}$ 图像求物体运动加速度

【考点】

向心力;

【答案】

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实验探究题普通

1. 用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，小球做圆周运动的向心力与标尺露出的格数成正比，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1

(1) 本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的____。 A. 探究平抛运动的特点 B. 探究影响导体电阻的因素 C. 探究两个互成角度的力的合成规律 D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系

(2) 在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第（填“一”、“二”或“三”）层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在（填“A和B”、“A和C”或“B和C”）位置，匀速转动手柄，如图丙所示，左侧标尺露出2格，右侧标尺露出1格，则左右两球所受向心力大小之比为。

(3) 在记录两个标尺露出的格数时，同学们发现要同时记录两边的格数且格数又不是很稳定，不便于读取。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价，你认为正确的是____。 A. 该方法可行，但仍需要匀速转动手柄 B. 该方法可行，且不需要匀速转动手柄 C. 该方法不可行，因不能确定拍照时露出的格数是否已稳定

(4) 在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，质量相同的两小球分别放在A和C位置，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以得出的实验结论为：。

实验探究题普通

2. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。

(1) 忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____（选填选项前的字母）。 A. 绳子对球拉力 B. 小球自身重力 C. 拉力和重力的合力 D. 拉力在水平方向的分力

(2) 考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是____（选填选项前的字母）。 A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证 B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证 C. 在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大 D. 在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大

(3) 在考虑到有空气阻力的影响下，上述实验中小球运动起来后，经过比较长的时间，会发现其半径越来越小，足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动，请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较，并写出结论

实验探究题普通

3. “探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。

在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的之比（选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值（选填“不变”、“变大”或“变小”）。

实验探究题普通