高考回归复习-力学试验之探究向心力和物体质量、半径、角速度的关系含答案

1、高考回归复习一力学实验之探究向心力与物体质量、半径、角速度的关系1.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。(1)本实验采用的科学方法是 A.控制变量法B.累积法 C.微元法D.放大法(2)图示情景正在探究的是A.向心力的大小与半径的关系B.向心力的大小与线速度大小的关系C.向心力的大小与角速度大小的关系D.向心力的大小与物体质量的关系2.如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素.同学们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使 小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力.(1)下列说法中正确的是 .A .保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B .

2、保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C .保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D .保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)如图，绳上离小沙袋重心 40 cm处打一个绳结 A, 80 cm处打一个绳结 B,学习小组中一位同学用手表计 时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：操作一：手握绳结 A,使小沙袋在水平方向每秒运动 1周，体会向心力的大小.操作二：手握绳结 B,使小沙袋在水平方向每秒运动 1周，体会向心力的大小.A,使小沙袋在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小.光M传飓器操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与 有关.3.在 探究向

3、心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中.(1)如图所示，A、B都为钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与的关系.操作三：手握绳结操作四：手握绳结A,再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与A.质量m B.角速度 C.半径r(2)如图所示，若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 : 4,由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为A. 1 ： 4 B. 4 ： 1 C. 1 ： 2 D. 2 ： 14.甲乙两同学

4、探究做圆周运动的物体所受向心力大小。(1)甲同学利用细绳系一小物体在空气中甩动，使物体在水平面内做圆周运动，来感受向心力大小，则下列说法中正确的是A .保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变力电传猿器1k数据采型器B .保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C .保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D .保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)乙同学利用如图甲所示的实验装置，探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度的定量关系。圆柱体放置在水平光滑圆盘(图中未画出)上做匀速圆周运动，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆

5、柱体的线速度，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系：该同学采用的实验方法为 A.等效替代法B.控制变量法C.理想化模型法D.微小量放大法改变线速度v,多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示，t#在图乙中作出F-v2图线5.小鹏用智能手机来研究物体做圆周运动时向心加速度和角速度、半径的关系。如图甲，圆形水平桌面可通过电机带动绕其圆心 O转动，转速可通过调速器调节，手机到圆心的距离也可以调节。小鹏先将手机 固定在桌面某一位置 M处，通电后，手机随桌面转动，通过手机里的软件可以测出加速度和角速度，调节 桌面的转速，可以记录不同时刻的加速度和角速度的值，并能

6、生成如图乙所示的图象。加速度 2B.020。J I w or一,聿 10 0，5 glz0,.00|.? 。00 20 0 财口 6D a RO 0100角速度(1)由图乙可知，t 60.0s时，桌面的运动状态是 (填字母编号)；A.静止 B.匀速圆周运动 C.速度增大的圆周运动 D.速度减小的圆周运动(2)仅由图乙可以得到的结论是：;(3)若要研究加速度与半径的关系，应该保持 不变，改变 ,通过软件记录加速度的大小, 此外，还需要的测量仪器是： 。6.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关(1)本实验采用的科学方法是 。A.控制变量法B.累积法C.微元法

7、 D.放大法(2)图示情景正在探究的是 。A.向心力的大小与半径的关系B.向心力的大小与线速度大小的关系C.向心力的大小与角速度大小的关系D.向心力的大小与物体质量的关系(3)通过图示实验可以得到的结论是 。A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。(1)如图所示，要探究向心力与质量的关系，应保证两球的运动的角速度和运动半径相同，

8、使两球的质量 (选填 相同或 不同”)。(2)皮带套的两个塔轮的半径分别为Ra和Rb。某次实验让 R 2R ,则A、B两球的角速度之比为(3)利用本装置得到的结论正确的是 。A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度大小成反比.在质量和角速度大小一定的情况下，向心力的大小与半径成反比C.在质量和线速度大小一定的情况下，向心力的大小与半径成正比D.在半径和角速度大小一定的情况下，向心力的大小与质量成正比.如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度 和半径r之间关系的实验装置图，转动手柄，可变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速 度做

9、匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，球对挡板的弹力使弹簧测力筒下 降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个球所受向心力的比值。bn I lr .J(1)在这个实验中，我们采用了 (选填“理想实验法” “控制变量法” “等效替代法”)探究向心力的大小与质量心、角速度和半径r之间的关系。探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量 (选填“相同”或“不同的球”，分别放在挡板 C与(选填“挡板A”或“挡板B”)处，同时选择半径 (选填“相同”或“不同”的两个塔轮。)(2)当用两个质量相等的小球做实验，并且左力小球的轨道半径是右边小球轨道半径的两

10、倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白等间的等分格数为左边的2倍，那么左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为.用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度 和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，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.某次实验图片如下，请回答相关问题：A.控制变量法B.等效代替法C.理想实验法D.假设法在研究向心力的大小 F与质量m、角速度 和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中

11、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)图中是在研究向心力的大小F与 的关系.A.质量m B,角速度C.半径r(3)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的比值为1: 9,运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为 A. 1 ： 9 B. 3： 1 C. 1： 3 D. 1： 1.如图所示，是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器.标尺】标尺钢球纲球轮塔1转动手柄(1)这个实验所用的主要研究方法是(2)观察图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等，皮带由此推测出是在研究向心力的大小F与的关系.A.质量

12、m B,角速度 C.半径r.如图所示，是探究向心力的大小F与质量m角速度3和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1,可使变速轮塔 2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动.皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球 6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动.小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力筒 9下降，从而露出标尺10,标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值.那么：(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是A.在小球运动半径相等的情况下，

13、用质量相同的小球做实验B.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验C.在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验D.在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验(2)在该实验中应用了 (选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量 m角速度 和半径r之间的关系.(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为 .下图是“DISH心力实验器”，研究向心力与哪些因素有关.当质量为m的物体随旋转臂一起做半径为r的圆周运

14、动时，同时获得一组向心力F和角速度 的数据后，连成平滑的曲线，经验证为一条抛物线，改变实验条件重复三次实验 (三次实验的条件见表)，得到的抛物线分别如图中的、所示.(1)实验中，若挡光杆的挡光宽度为s,某次挡光片经过传感器时的遮光时间为t ,则计算机计算角速度 3的计算式为3=实验次数123半径r (m)0.10.10.1 m ( kg)0.0220.0440.066(2)分析比较表格和图像可得到的结论为 A.匀速圆周运动物体所受向心力与质量成正比B.匀速圆周运动物体所受向心力与角速度的平方成正比C.半径相同，一定质量的物体作圆周运动，物体所受向心力与角速度的平方成正比D.在质量相同的情况下，

15、圆周运动物体所受向心力与半径成正比. 一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关 系.(1)首先，他们让一祛码做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度 必如下表.请你根据表中白数据在图甲上绘出F- 3的关系图像 实验序号12345678F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06w /rad -1 - s28.825.722.018.015.913.08.54.3(2)通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与 届成正比.你认为，可以通过进一步的转换，通过绘出 关系图像来确定他

16、们的猜测是否正确.0.0 8mr=O .04m地化ads(3)在证实了 Fad之后，他们将祛码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条F- 3图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图乙所示.通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出F8 r的结论，你认为他们的依据是 .(4)通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度 s半径r的数学关系式是F=kw2r,其中比例系数 k的大小为,单位是 .我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素.长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板 A和短槽上的挡板 C到各自转轴的距离相

17、等.转动手柄使长槽和短槽分别随变速 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球所受向 心力的比值.标尺(1)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的 相等(选填 线速度”或角速 度”)；(2)探究向心力和角速度的关系时，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 和挡板 处(选填A或B或“6.某同学利用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。(1)为了单独探究向心

18、力跟小球质量的关系，必须用 法；(2)转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球随之做匀速圆周运动。这时我们可以看到弹簧测力筒上露出标尺，通过标尺上红白相间等分格数，即可求得两个球所受的;(3)该同学通过实验得到如下表的数据：次数球的质量m/g转动半径r/cm转速/每秒几圈n/r s-1向心力大小F/红格数114.015.0012228.015.0014314.015.0028414.030.0014根据以上数据，可归纳概括出向心力F跟小球质量 m、转速n和运动半径r之间的关系是: （文字表述）；（4）实验中遇到的问题有： （写出一点即可）216.某班同学在学习了向心力的公式F=

19、mV-和F = mo 2r后，分学习小组进行实验探究向心力。同学们用 r细绳系一纸杯（杯中有30 mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示）,来感受向心力。（1）下列说法中正确的是 A .保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变B .保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变D .保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大（2）如图甲所示，绳离杯心 40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。操作一：手握绳结 A,使杯在水平方向每秒运动

20、一周，体会向心力的大小。操作二：手握绳结 B,使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。操作三：手握绳结 A,使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。操作四：手握绳结 A,再向杯中添30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；操作四与一相比较： 相同，向心力大小与 有关；物理学中这种实验方法叫 法。小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样，你认为该同学的说法正确吗？答： 。17.向心力演示器如下图所示。匀速转动手柄1可以使变速塔轮 2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动.使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。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