专题06 实验-匀速圆周运动（解释版）-备战期末高一物理

试卷第=page22页，共=sectionpages33页专题06实验—匀速圆周运动一、实验题1．（22-23高一下·江西抚州·期末）某物理学习小组设计图示的实验装置来探究圆锥摆周期的有关因素，还准备了毫米刻度尺和秒表，已知当地的重力加速度为g，实验操作步骤如下：（1）给小球一个初速度，使小球在图示水平面做匀速圆周运动，小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数，从他按下秒表的那一刻开始计数0，当计数到n时停秒表，秒表显示的时间为t，则小球做圆周运动的周期。（2）小组猜测绳子长度L、绳子结点到圆平面的高度h对小球的周期T有影响，于是他们控制变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图如图a和图b。根据图像可知，影响圆锥摆周期的因素是。（3）请根据理论知识推算，图b中图像的斜率（用题目所给出的符号表示）。【答案】h【详解】（1）[1]当圈数计数到时停秒表，秒表显示的时间为，则小球做圆周运动的周期（2）[2]由图a可知，绳子长度改变时，周期一直保持不变；由图b可知，绳子结点到圆平面的高度改变时，周期随着发生改变，故影响圆锥摆周期的因素是。（3）[3]以小球为研究对象，设绳子与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得又联立可得可知图b中图像的斜率为2．（22-23高一下·河北石家庄·期末）某同学用如图所示的向心力演示器，探究小球做匀速圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的小球就随槽做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的朾杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小关系。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。（1）在研究向心力的大小与质量关系时，要保持相同；A．和

B．和

C．和

D．和（2）当传送皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，两个塔轮边缘的大小相等（选填“线速度”或“角速度”）；（3）图中所示，两个钢球质量和运动半径相等，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，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为。A．

B．

C．

D．【答案】A线速度D【详解】（1）[1]向心力的大小与质量关系时，须保持角速度和转动半径不变。故选A。（2）[2]当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，属于皮带传动，两个塔轮边缘处的线速度大小相同；（3）[3]由题意，两钢球质量和运动半径相等，向心力之比是，根据可知两钢球角速度之比为；又因为两变速塔轮的线速度相等，根据可知可知两个变速轮塔的半径之比是。故选D。3．（22-23高一下·山东枣庄·期末）如图甲所示是向心力演示器，用于探究做圆周运动物体的向心力大小与物体的质量、半径、角速度的关系。挡板A、B、C可以控制小球做圆周运动的半径，所连弹簧测力筒的标尺露出的格数可以显示向心力的大小。挡板A、C到各自转轴的距离均为挡板B到转轴距离的一半。塔轮结构如图乙所示，每侧三个转轮的半径从小到大分别为r、2r、3r，可分别用传动皮带连接。请完成下列问题。（1）探究向心力大小与物体质量的关系时，在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的（填“上”“中”或“下”）轮。（2）探究向心力大小与角速度的关系时，应采用下列的（填“A”、“B”或“C”）图所示安装器材。A．

B．

C．（3）某实验小组为验证向心力公式，将铝球放在挡板B处，钢球放在挡板C处，传动皮带均挂在左、右塔轮的上轮，摇动手柄，稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出格。已知钢球质量是铝球质量的3倍。【答案】中C6【详解】（1）[1]探究向心力大小与物体质量的关系时，应控制物体做圆周运动的半径相同，物体做圆周运动的角速度相同，则在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮中轮。（2）[2]探究向心力大小与角速度的关系时，应控制物体的质量相同，物体做圆周运动的半径相同，故应采用下列的C图所示安装器材。（3）[3]根据向心力表达式可得，又，，联立可得稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出6格。4．（22-23高一下·北京西城·期末）用向心力演示器来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验情境如甲、乙、丙三图所示，其中乙、丙两图中与皮带相接触的变速塔轮的半径相等。（1）三个情境中，图是探究向心力大小与半径的关系（选填“甲”、“乙”或“丙”）。（2）如图甲，若实验中通过标尺上露出的红白等分标记观察到两个小球所受向心力大小的比值为，则与皮带相接触的变速塔轮相对应的半径之比为。【答案】乙【详解】（1）[1]根据可知，要探究向心力大小F与半径r关系，需控制小球的角速度和质量不变，由图可知，两侧采用皮带传动，所以两侧具有相等的线速度，根据皮带传动的特点可知，应该选择质量相同的小球，但运动半径不能相同，故图乙正确。（2）[2]两个球的质量相等，半径相同，由已知所以两个塔轮边缘的线速度相等由知两个变速塔轮的半径之比为5．（22-23高一下·广东韶关·期末）某学习小组利用如图所示的装置探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力大小与哪些因素有关。（1）在探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的；A．理想实验法

B．等效替代法

C．控制变量法

D．演绎法（2）若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为。（3）利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是。A．

B．

C．

D．【答案】CD【详解】（1）[1]探究1个物理量与多个物理量之间的关系时，应采用控制变量法。故选C。（2）[2]根据题意，由向心力公式可得则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为。（3）[3]由上述分析可知，向心力与角速度的平方成正比，则最适合做的图像是。故选D。6．（22-23高一下·安徽芜湖·期末）在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板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。（1）皮带与不同半径的塔轮相连，主要是为了使两小球具有不同的。A．转动半径r

B．线速度v

C．角速度ω

D．加速度a（2）若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与的关系。A．转动半径r

B．质量m

C．角速度ω

D．线速度v（3）若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为。A．①和④

B．②和⑤

C．③和⑥

D．③和④【答案】CAC【详解】（1）[1]皮带传动过程中，与皮带接触的边缘的线速度大小相等，皮带与不同半径的塔轮相连时，根据解得可知，小球转动的角速度不同。故选C。（2）[2]皮带轮①、④的半径相同，若将皮带与轮①和轮④相连，根据上述可知，小球转动的角速度相同，球1、2质量相同，小球在挡板B、C位置圆周运动的半径不同，实验目的是研究向心力的大小F与转动半径r的关系。故选A。（3）[3]对小球1有对小球3有根据题意有，解得令皮带转动速度为v，则有解得可知皮带连接的变速塔轮为③和⑥。故选C。7．（22-23高一下·天津东丽·期末）向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。①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的。A．理想实验法

B．等效替代法

C．控制变量法

D．演绎法②图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与的关系；A．角速度

B．运动半径r

C．钢球质量m【答案】CA【详解】[1]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的控制变量法。故选C。[2]根据向心力的公式可知若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度的关系。故选A。8．（22-23高一下·海南·期末）如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置。（1）本实验采用的物理方法是（填选项序号）。A．等效替代法

B．控制变量法

C．类比法（2）为了能探究向心力大小与质量的关系，需要让两个小球做圆周运动的半径和角速度相同，左、右两侧塔轮（选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘。【答案】B需要【详解】（1）[1]本实验探究一个物理量与多个物理量之间的关系，需采用控制变量法。故选B。（2）[2]根据题意可知，左、右两侧塔轮皮带相连，边缘的线速度相等，由可知，要使相等，则需要设置半径相同的轮盘。9．（22-23高一下·黑龙江双鸭山·期末）用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，回答以下问题：（1）在该实验中，主要利用了来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。A．理想实验法

B．微元法

C．控制变量法

D．等效替代法（2）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(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与(选填“挡板A”或“挡板B”)处。（3）当用两个质量相等的小球做实验，将小球分别放在挡板B和挡板C处，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1∶2，则左、右两边塔轮的半径之比为。【答案】C相同挡板B2∶1【详解】（1）[2]在该实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。（2）[2]根据F＝mω2r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。[3]为了使角速度相等，要选择半径相同的两个塔轮，为了使圆周运动的半径不相等，两个小球分别放在挡板C与挡板B处。（3）[4]设轨迹半径为r，塔轮半径为R，根据向心力公式Fn＝mω2r角速度与线速度的关系v＝ωR解得左、右两边塔轮的半径之比为10．（22-23高一下·广东梅州·期中）某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素。实验时用手拨动旋臂使它做圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器材上，测量角速度和向心力。（1）电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间，可得挡光杆转动的线速度；若挡光杆做圆周运动的半径为r，可得砝码做圆周运动的角速度。（2）图乙中①、②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知，曲线①对应的砝码质量（选填“大于”或“小于”）曲线②对应的砝码质量。【答案】小于【详解】（1）[1]挡光杆转动的线速度为[2]由因砝码与挡光杆的角速度相同，故砝码做圆周运动的角速度为（2）[3]由牛顿第二定律可得若保持角速度和转动半径相同，可知质量大的物体需要的向心力大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量。11．（22-23高一下·浙江金华·期末）某班级同学在做探究向心力大小的表达式实验时：第一小组采用甲图所示的装置进行探究，两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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钢球所受向心力的比值。第二小组采用乙图所示的装置进行探究，滑块套在水平杆上，随水平杆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的大小。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。滑块随杆匀速圆周运动，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和角速度的数据。（1）下列实验中与这两组同学采用的科学方法不同是。A．探究加速度与力、质量的关系B．探究两个互成角度的力的合成规律（2）第二组同学实验时，以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图丙所示直线，图线斜率为k，则滑块的质量为（用k、r、d表示）。【答案】B【详解】（1）[1]实验目的是探究向心力大小的表达式，由于每次只能研究两个物理量之间的关系，需要确保其它的物理量不变，即采用了控制变量法。探究加速度与力、质量的关系也采用了控制变量法；而探究两个互成角度的力的合成规律采用的是等效替代法，因此与这两组同学采用的科学方法不同是探究两个互成角度的力的合成规律。故选B；（2）[2]滑块圆周运动的速度由于则有则有解得12．（22-23高一下·吉林四平·期末）为探究向心力大小与角速度的关系，某实验小组通过如图所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆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）在探究向心力大小与角速度的关系时主要采用的物理方法是。A．控制变量法

B．理想实验法

C．等效替代法（2）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（用t、l、d表示）。实验中发现装置转速较小时，遮光时间t较大，力传感器的示数为0，造成该现象的原因是。（3）为验证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“t”、“”或“”）的关系图像。【答案】A滑块与水平杆之间有摩擦力【详解】（1）[1]在探究向心力大小与角速度的关系时需控制滑块的质量和滑块运动半径不变，采用了控制变量法。故选A。（2）[2]滑块的角速度为[3]装置转速较小时，滑块与水平杆之间的摩擦力提供滑块做圆周运动的向心力，故实验中发现装置转速较小时，遮光时间t较大，力传感器的示数为0，造成该现象的原因是滑块与水平杆之间有摩擦力。（3）[4]根据可得可知应作出F与的关系图像。一、实验题1．（22-23高一下·黑龙江齐齐哈尔·期末）用图示装置探究向心力大小的表达式。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，当皮带分别套在塔轮2和3的不同圆盘上时，两个槽内的小球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6的挡板对小球的弹力提供，两球所受向心力大小之比可从标尺7上得知。（1）本实验中采用的实验方法是。A．控制变量

B．等效替代

C．微小放大（2）实验中，某同学将质量相等的甲、乙两小钢球放在图示位置上且甲球到左塔轮中心距离等于乙球到右塔轮中心距离，将皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，目的是研究向心力大小与的关系。A．半径

B．角速度

C．向心加速度（3）在（2）条件下，转动手柄1，由标尺7得知甲、乙两球所受向心力之比为，则皮带连接的左右圆盘半径之比为。【答案】AB3：2【详解】（1）[1]某一物理量与多个物理量有关系，我们只能让其中一个物理量发生变化，找出我们要研究的物理量和这一变量之间的关系，称为控制变量法。本实验采用控制变量法。故选A。（2）[2]由于两小球的质量相等；甲球到左塔轮中心距离等于乙球到右塔轮中心距离，即小球做圆周运动的轨道半径相等；将皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，即小球转动的角速度不等，所以实验目的是研究向心力大小与角速度的关系。故选B。（3）[3]根据，两球的向心力之比为4：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为2：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：2。2．（22-23高一下·云南曲靖·期末）某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。（1）小组同学先让一个滑块做半径r为0.20m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。（2）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．探究两个互成角度的力的合成规律C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系（3）对②图线的数据进行处理，获得了F﹣x图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是。（用半径r、角速度ω、质量m表示其中一个或几个表示）（4）对5条F﹣ω图线进行比较分析，做F﹣r图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为。（用半径r、角速度ω、质量m表示其中一个或几个表示）。【答案】Cω2mω2【详解】（2）[1]本实验所采用的实验探究方法是控制变量法，与探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验方法是相同的，故选C。（3）[2]②图线中各图线均为曲线，对②图线的数据进行分析可以看出，当ω增大为原来的2倍时，F增大为原来的4倍，当ω增大为原来的3倍时，F增大为原来的9倍……可知，F与ω2成正比，以F为纵轴，ω2为横轴，则图像是一条过原点的直线，故图丙图像横坐标x代表的是ω2。（4）[3]由（3）中分析知在r一定时，F与ω2成正比；F-r图像又是一条过坐标原点的直线，F与r成正比；同时F也应与m成正比，归纳可知，F-r图像的斜率为mω2。3．（22-23高一下·山东济南·期末）在“探究影响向心力大小的因素”实验中，所用向心力演示器如图所示，固定在转臂上的挡板A、B、C，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。小球位于挡板A、B、C时，做稳定圆周运动的半径之比为2∶1∶1。标尺1、2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为的球1和球2，质量为m的球3。（1）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，我们主要用到的实验方法是。（2）为探究向心力与圆周运动角速度的关系，实验时将皮带调整到变速塔轮合适位置，若将球1放到挡板C处，球2应放在挡板处（填：“A”或“B”）；（3）某次实验时将球3放在A挡板，球1放在C挡板，发现标尺1和2表示的向心力之比为1∶9，由此可知皮带连接的左侧和右侧塔轮半径之比为。【答案】控制变量法B【详解】（1）[1]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，我们主要用到的实验方法是控制变量法；（2）[2]为探究向心力与圆周运动角速度的关系，需控制小球的质量和运动半径相同，若将球1放到挡板C处，球2应放在挡板B处；（3）[3]球3的向心力为球1的向心力为球3与球1的角速度之比为根据可知皮带连接的左侧和右侧塔轮半径之比为4．（22-23高一下·福建龙岩·期末）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1：2：1。（1）下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是。A．探究两个互成角度的力的合成规律B．伽利略对自由落体的研究C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至左右变速塔轮半径之比为1：1，此操作探究的是向心力大小与的关系。（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，转动手柄，塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为1：4，那么如图乙中左右变速塔轮半径之比。【答案】C半径2：1【详解】（1）[1]探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。A．探究两个互成角度的力的合成规律，采用的是等效替代的实验方法，故A错误；B．伽利略对自由落体运动的研究方法是猜想与假说和实验验证的方法,是理想实验，故B错误；C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。故选C。（2）[2]在某次实验中，将传动皮带调至左右变速塔轮半径之比为1：1，两球做圆周运动的角速度相同，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，两球做圆周运动的半径不同。此操作探究的是向心力大小与半径的关系。（3）[3]在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则两球做圆周运动的半径相等；塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为1：4，则向心力之比又所以两球做圆周运动的角速度之比为左右变速塔轮通过皮带连接，线速度相等，根据可知半径之比5．（22-23高一下·北京朝阳·期末）如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺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。（1）在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持相同。A．ω和r

B．ω和m

C．m和r

D．m和F（2）下列实验中，利用到控制变量法的是。A．探究两个互成角度的力的合成规律B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系C．探究平抛运动的特点（3）某同学利用图2所示的装置探究滑块做圆周运动时向心力和周期的关系。力传感器可记录细线对滑块拉力F的大小，光电门可记录滑块做圆周运动的周期T，获得多组数据，画出了如图3所示的线性图像，则图像横坐标x代表的是。A．T

B．

C．

D．（4）图3中的图线没有通过坐标原点，其原因是。【答案】CBD滑块受到摩擦力的作用【详解】（1）[1]在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持小球质量m和小球做匀速圆周运动的半径r不变。故选C。（2）[2]A．探究两个互成角度的力的合成规律，采用了等效替代法，故A错误；B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用了控制变量法，故B正确；C．探究平抛运动的特点，采用了运动的合成与分解，故C错误。故选B。（3）[3]绳拉力和摩擦力提供向心力，根据向心力公式有即结合图像可知横坐标x代表的是。故选D。（4）[4]由（3）中函数表达式可知图3中的图线没有通过坐标原点，其原因是滑块受到摩擦力的作用。6．（22-23高一下·福建厦门·期末）某兴趣小组利用如图所示的向心力演示仪，探究向心力大小与角速度的关系。已知仪器配套一个铝球和两个相同的钢球，铝球和钢球的质量之比为，横臂挡板对应的旋转半径之比为，实验主要步骤如下：（1）将传送皮带套在第二层塔轮上，由于未知第二层塔轮半径比，该小组缓慢旋转摇手，发现左边长槽转动1圈，右边短槽刚好旋转了2圈，则可知左右塔轮的角速度比；（2）将一个钢球放在短槽③处挡板内侧，则应在左侧长槽；A．①处放置钢球

B．①处放置铝球

C．②处放置钢球（3）迅速转动摇手，观察到左右两侧套筒读数比值为，则可得向心力大小A．角速度成正比

B．角速度平方成正比

C．角速度平方成反比（4）若在第（2）步骤中，某同学错误的将铝球放在①处，则转动摇手时观察到左右两侧套筒读数之比为。【答案】1:2CB【详解】（1）[1]根据题意，由实验步骤（1）可知，此时左右塔轮的角速度之比为；（2）[2]可知要探究质量与半径不变时，向心力与角速度的关系，则需在左侧长槽②处放置钢球。故选C。（3）[3]由上述分析可知，左右塔轮的角速度之比为，又有左右两侧套筒读数比值为，可得向心力大小与角速度平方成正比。故选B。（4）[4]根据题意，由公式可知，某同学错误的将铝球放在①处，则则转动摇手时观察到左右两侧套筒读数之比为7．（22-23高一下·北京昌平·期末）用向心力演示器探究影响向心力大小的因素，仪器结构如图所示。（1）本实验采用的科学研究方法是。A．微元法B．理想实验法C．等效替代法D．控制变量法（2）某同学把两个质量相同的铁球分别放在两槽半径相同的横臂挡板处，依次调整塔轮上皮带的位置，匀速转动手柄，观察两个弹簧测力筒露出的标尺，记录数据。根据以上操作分析，该同学探究的实验是向心力大小与的关系。【答案】D角速度【详解】（1）[1]本实验采用的科学研究方法为控制变量法，即研究向心力大小与质量关系时，应保持小球的转动半径和转动角速度不变。故选D。（2）[2]根据题意，两个小球质量相等，转动半径相同，调整塔轮上皮带的位置，从而改变小球转动的角速度，由此可知，该同学探究的是向心力大小与角速度的关系。8．（22-23高一下·辽宁锦州·期末）如图为“感受向心力”的实验装置图：用长短不同、承受最大拉力相同的两根轻质细绳各拴着一个质量相同的小球，在光滑水平桌面上抡动细绳使小球做匀速圆周运动。（1）若两个小球以相同的周期转动，则绳容易断（填“长”或“短”）；（2）若两个小球以相同的线速度转动，则绳容易断（填“长”或“短”）；（3）研究这个实验的物理方法是。A．控制变量法

B．等效替代法

C．理想模型法【答案】长短A【详解】（1）[1]根据拉力提供向心力，有由此可知，当小球以相同的周期转动时，长绳需要的向心力大，所以长绳容易断；（2）[2]根据拉力提供向心力，有由此可知，当小球以相同的线速度转动时，短绳需要的向心力大，所以短绳容易断；（3）[3]本实验采用的思想方法是控制变量法，即研究向心力大小与绳长关系时，需要保证周期或者线速度，质量不变。故选A。9．（22-23高一下·甘肃临夏·期末）某同学用圆锥摆运动探究影响向心力的因素。如图甲所示，一条长为L的细绳一端系在固定的拉力传感器上O点，另一端系上一个小球做成圆锥摆。在O点右侧固定一竖直杆，一只小激光笔始终与杆垂直水平射出一细束激光，当细束激光照射到O点时记下激光笔在杆上位置；给小球一个初速度让小球在水平面内做稳定的圆周运动，调整杆上激光笔的位置，当激光束照射到小球中心时记下杆上激光笔到点的距离h；多次重复实验，改变小球做圆周运动的角速度，则h值与拉力传感器示数F值会发生相应变化，通过测量数据作出图像如图乙所示，并测出图乙中直线斜率为k。已知重力加速度为g。（1）当（）时小球做圆锥摆运动的角速度；（2）小球的质量（用k、L、g表示）；（3）当（）时拉力传感器的示数为（用k、表示）。【答案】【详解】（1）[1]设细绳与竖直方向的夹角为，以小球为对象，根据牛顿第二定律可得又联立解得小球做圆锥摆运动的角速度为（2）[2]以小球为对象，竖直方向根据受力平衡可得又联立可得可知图像的斜率为解得小球的质量为（3）[3]由图像可得当时拉力传感器的示数为10．（22-23高一下·江苏扬州·期末）如图为探究向心力的大小与质量、角速度和运动半径之间关系的实验装置。（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是。A．理想实验B．等效替代法C．放大法D．控制变量法（2）在探究向心力与半径的关系时，应将质量相同的钢球分别放在挡板和挡板处（选填“”或“”），将传动皮带套在两塔轮半径（选填“相同”或“不同”）的轮盘上。（3）若两钢球质量和运动半径都相同，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的轮盘上，实验中匀速转动手柄时，观察到左、右标尺露出的等分格数之比约为。【答案】DB相同【详解】（1）[1]探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，每次改变一个变量，控制其他量不变，用到的实验方法是控制变量法。故选D。（2）[2][3]探究向心力与半径的关系时，应保证小球质量相等，角速度相等，半径不同，因此质量相等的小球分别放在挡板挡板和挡板处，确保半径不同，将传动皮带套在两塔轮半径相同的