图甲为探究向心力的实验装置，小金属块放置在转台上，电动机带动转台做匀速圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，小金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略。

1. 图甲为探究向心力的实验装置，小金属块放置在转台上，电动机带动转台做匀速圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，小金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略。

(1) 现某同学探究向心力与角速度的关系，实验中光电计时器测出了转台每转一圈的时间T，则转台的角速度ω=。该同学多次改变转速，记录下每次对应的力传感器的数据，他以力传感器读数为纵坐标画出了如图乙所示的一条过原点的直线，则他的图像横坐标x表示的是。

(2) 为了探究向心力与质量的关系，则要控制和不变，还需要用到的实验器材是。

(3) 经过对向心力的探究，以下关于向心力的理解，正确的是 A. 向心力大小与圆周半径成反比 B. 向心力大小与圆周半径成正比 C. 做变速圆周运动的物体，向心力与向心加速度不遵循牛顿第二定律 D. 圆周运动的物体指向圆心的合力实际上就是其向心力

【考点】

向心力;

【答案】

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实验探究题普通

1. 某实验小组为了验证小球所受向心力与角速度、半径的关系，设计了如图甲所示的实验装置，转轴MN由小电机带动，转速可调，固定在转轴上O点的力传感器通过轻绳连接一质量为m的小球，一根固定在转轴上的光滑水平直杆穿过小球，保证小球在水平面内转动，直杆最外边插一小遮光片P，小球每转一周遮光片P通过右边光电门时可记录遮光片最外边的挡光时间，某次实验操作如下：

(1) 用螺旋测微器测量遮光片P的宽度d，测量结果如图乙所示，则 $\text{[math]}$ mm。

(2) 如图甲所示，安装好实验装置，用刻度尺测量遮光片最外端到转轴O点的距离记为 $\text{[math]}$ ，测量小球球心到转轴O点的距离记为 $\text{[math]}$ 。开动电动机，让小球转动起来，某次遮光片通过光电门时光电门计时为t，则小球此时的角速度等于。（用字母d、t、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 中的部分字母表示）

(3) 验证向心力与半径关系时，让电动机匀速转动，遮光片P每次通过光电门的时间相同，调节小球球心到转轴O点的距离 $\text{[math]}$ 的长度，测出每一个 $\text{[math]}$ 的长度以及其对应的力传感器的读数F，得出多组数据，画出 $\text{[math]}$ 的关系图像应该为。

(4) 验证向心力与角速度关系时让小球球心到转轴O点距离 $\text{[math]}$ 不变，调节电动机转速，遮光片P每次通过光电门的时间不同，记录某次挡光时间t同时记录此时力传感器的读数F，得出多组F与t的数据，为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，利用实验测量应画（选填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）关系图。

实验探究题普通

2. 小巴同学设计了图甲所示的探究物体做圆周运动时向心力大小与角速度大小的关系的实验装置：质量为 $\text{[math]}$ 的磁性滑块（形状为小正方体）放置在转台上，绝缘细线一端连接磁性滑块内侧，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，连接到计算机上的力传感器能显示细线的拉力 $\text{[math]}$ ；当转台绕竖直轴水平匀速转动时，固定在左侧的磁传感器可记录滑块经过磁传感器时的磁场脉冲信号。若磁传感器记录到第 $\text{[math]}$ 个（首次经过记数为0）磁场脉冲信号所用总时间为 $\text{[math]}$ 。

(1) 滑块做匀速圆周运动的角速度大小 $\text{[math]}$ 。

(2) 小巴同学采取了下列步骤：

①将磁性滑块放置在转台上，使细线刚好伸直；

②用刻度尺测量磁性滑块旋转半径为 $\text{[math]}$ ；

③控制转台以某一角速度匀速转动，记录在时间 $\text{[math]}$ 内磁传感器接收脉冲个数 $\text{[math]}$ 和力传感器示数 $\text{[math]}$ ；

④增大转台的角速度并做匀速转动，再次记录在相等时间 $\text{[math]}$ 内，磁传感器接收脉冲个数和力传感器示数 $\text{[math]}$ ；重复步骤④依次记录 $\text{[math]}$

⑤以力传感器的示数 $\text{[math]}$ 为纵轴，对应的脉冲数平方 $\text{[math]}$ 为横轴，建立直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图乙所示，试分析图像不过原点的原因：。

(3) 若磁性滑块质量不变，体积增大（形状依然为正方体），接入的绝缘线长度不变，则作出 $\text{[math]}$ 的新图像，与图乙中直线斜率比较，发现其斜率（填“增大”“减小”或“不变”）。

实验探究题普通

3. 在“探究向心力大小表达式”的实验中，某小组通过如图甲所示装置进行实验，将一滑块套入水平杆上，一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F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，测得旋转半径为r。滑块做匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。

(1) 为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转半径保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为 $\text{[math]}$ ，则角速度ω=；

(2) 以F为纵坐标，以 $\text{[math]}$ 为横坐标，可在坐标纸中作一条直线，如图乙所示，直线方程为 $\text{[math]}$ 。写出滑块质量表达式m=（用k，r，d表示），b产生的原因为。

实验探究题普通