某同学探究做圆周运动的物体所需的向心力大小与物体的质量、轨道半径及角速度的关系的实验装置如图甲所示，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量圆柱体的向心力，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体的质量和运动的角速度不变，来探究其向心力与半径r的关系。

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1. 某同学探究做圆周运动的物体所需的向心力大小与物体的质量、轨道半径及角速度的关系的实验装置如图甲所示，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量圆柱体的向心力 $\text{[math]}$ ，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体的质量和运动的角速度不变，来探究其向心力 $\text{[math]}$ 与半径r的关系。

(1) 该同学采用的实验方法为______。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想化模型法

(2) 改变半径r，多次测量，测出了五组 $\text{[math]}$ 、r的数据，如表所示：

$\text{[math]}$	1.0	2.0	4.0	6.2	9.0
$\text{[math]}$	0.88	2.00	3.50	5.50	7.90

该同学对数据分析后，在坐标纸上描出了五个点，作出 $\text{[math]}$ 图线如图乙所示，已知圆柱体的质量 $\text{[math]}$ ，由图线可知圆柱体运动的角速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（结果保留两位有效数字）

【考点】

向心力;

【答案】

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实验探究题普通

1. 在探究小球做匀速圆周运动所受向心力大小F与小球质量m、角速度 $\text{[math]}$ 和半径r之间关系实验中：

(1) 小明同学用如图甲所示装置进行实验，转动手柄，使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为 $\text{[math]}$ ，在探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在C挡板处与（选填“A”或“B”）挡板处，同时选择半径（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮进行实验。

(2) 小强同学用如图乙所示的装置进行实验。一滑块套在水平杆上，力传感器套于竖直杆上并通过一细绳连接滑块，用来测量细线拉力F的大小。滑块随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，滑块上固定一遮光片，其宽度为d，光电门可记录遮光片通过的时间。已知滑块做圆周运动的半径为r、水平杆光滑。根据以上表述，回答以下问题：

①某次转动过程中，遮光片经过光电门时的遮光时间为 $\text{[math]}$ ，则角速度 $\text{[math]}$ （用题中所给物理量符号表示）；

②以F为纵坐标，以 $\text{[math]}$ 为横坐标，在坐标纸中描出数据点作出一条倾斜的直线，若图像的斜率为k，则滑块的质量为。（用k、r、d表示）

实验探究题普通

2. 某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。实验过程如下：

（1）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与的关系，将实验数据记录在表格中；

（2）保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径r_左r_右（选填“>”“=”或“<”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中；

（3）使两小球的运动半径和转速相同，改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中：

次数	转速之比 $\text{[math]}$	球的质量m/g		运动半径r/cm		向心力大小F/红白格数
次数	转速之比 $\text{[math]}$	m_左	m_右	r_左	r_右	F_左	F_右
1	2	12	12	10	10	8	2
2	1	12	12	20	10	4	2
3	1	12	24	10	10	2	4

（4）根据表中数据，向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是。

A．F∝m nr B.F∝m n²r

C.F∝m²n²r D.F∝m nr²

实验探究题普通

3. 某同学设计了如图所示实验装置探究向心力与质量、半径的关系。水平杆光滑，竖直杆与水平杆铰合在一起，相互垂直，绕过定滑轮的细线两端分别与物块和力传感器连接。 $\text{[math]}$ 忽略细线与定滑轮间的摩擦 $\text{[math]}$

(1) 探究向心力与质量关系时，让物块 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的质量不同，测出物块 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，使物块到竖直轴距离 $\text{[math]}$ 填“相同”或“不同” $\text{[math]}$ ，转动竖直杆，测出不同角速度下两个力传感器的示数 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。反复实验测出多组 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，作出 $\text{[math]}$ 图像，如果作出的图像是过原点的斜线，且图像的斜率等于，则表明在此实验过程中向心力与质量成正比。

(2) 该实验过程中采用的实验方法是____。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法

实验探究题普通