高中物理向心力实验题训练含答案

高中物理向心力实验题专题训练含答案

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一、实验,探究题（共9题）

1、升降机内悬挂一圆锥摆，摆线为1m,小球质量为0.5kg,当升降机以2m/s2加速度匀加速

上升时，摆线恰与竖直方向成夕=53°角，试求小球的转速和摆线的拉力大小？（齐lOm/s?）

2、用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小/与质量加、角速度3和半

径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速

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。

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夕与质量加关系时，要保持______相同。

A.①和rB.3和mC.勿和rD.勿和F

②图中所示是在研究向心力的大小尸与的关系。

A.质量加B.半径rC.角速度Q

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,与皮带连接的

两个变速轮塔的半径之比为o

A.1：3B.3：1C.1：9D.9：1

3、如图所示是“用圆锥摆实验验证向心力公式”的实验，细线下悬挂了一个质量为勿的小

钢球，细线上端固定在0点。将画有几个同心圆的白纸至于水平桌面上，使小钢球静止时（细

线张紧）位于同心圆。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球

分离。（当地的重力加速度为g）。

（1）用秒表记录小钢球运动〃圈的时间人从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周期

伫;

（2）再通过纸上的圆，测出小钢球的做匀速圆周运动的半径R；可算出小钢球做匀速圆周

运动所需的向心力户向=;

（3）测量出细绳长度£，小钢球做匀速圆周运动时所受的合力F行（小

钢球的直径与绳长相比可忽略）

（4）这一实验方法简单易行，但是有几个因素可能会影响实验的成功，请写出一

条：________

4、在圆轨道上稳定运行的飞船内，宇航员为了验证向心力公式，设计了如图所示的装置（图

中。为光滑的小孔）：给待测物

体一个初速度，使它在水平光滑桌面上做匀速圆周运动。该飞船内具有

基本测量工具。

（1）实验时需要测量的物理量是。

（写出描述物理量的文字和符号）（4分）

（2）若向心力公式成立，则上述物理量的关系是：。（2分）

V2

5、某班同学在学习了向心力的公式F=m丁和F=m32r后，分学习小组进行实验探究向心

力。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30mL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40cm处打一结点A,80cm处打一结点R,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30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，休会向心力

的大小。

①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;

②物理学中这种实验方法叫法。

③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:

*

6、某班同学在学习了向心力的公式公勿丁和—勿）/后，分学习小组进行实验探究向心

力。同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL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40cm处打一结点480cm处打一结点后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：手握绳结力，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作二：手握绳结区使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作三：手握绳结力，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4再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，休会向心力

的大小。

①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；

②物理学中这种实验方法叫法。

③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:

*

7、某班同学在学习了向心力的公式F=mJ和F=m32r后，分学习小组进行实验探究向心

力。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30mL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40cm处打一结点A,80cm处打一结点R,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30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，休会向心力

的大小。

①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;

②物理学中这种实验方法叫法。

③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:

*

8、某班同学在学习了向心力的公式F=mJ和F=m32r后，分学习小组进行实验探究向心

力。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30mL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40cm处打一结点A,80cm处打一结点R,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30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，休会向心力

的大小。

①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;

②物理学中这种实验方法叫法。

③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:

9、如下图1示，是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的

实验装置，做匀速圆周运动圆动圆柱体放置在水平光滑圆盘上.力传感器测量向心力F,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质量和运动半径不变，来探究向心

力F线速度v关系：

（1）该同学采用的实验方法为

图1

A.等效替代法

B.控制变量法

C.理想化模型法

（2）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：

|v/(mes'1)1.01.52.02.53.0

F/N0.882.003.505.507.90

该同学对数据分析后，在图2坐标纸上描出了五个点.

①作出F-v?图线；

②若圆柱体运动半径r=0.2m,由作出的F-vz的图线可得圆柱体的质量m=kg.（保

留两位有效数字）

---------------------^产J-------------------------

一、实验,探究题

1、解：对小球受力分析如图所示，由题意得

在水平方向上必拓9二口.凉

竖直方向上T2G36-拧逡二网a

由以上两式得片ION&=2j5］、ad/s

由a-得10.71Hz艮1转速为0.71转/秒

2、①A（2分）；②C（2分）；③B（2分）。

T_£4滋或%”左冽修_一

3、（1）’7（2分）（2）~~（2分）（3），♦一屈（2分）

（4）半径R比较难准确测量。小球是否做圆周运动等合理即可给分（2分）

F=m———

广

4、（1）弹簧弹力F、物体质量m、周期T、轨道半径r；（2）

5、（1）BD（2）①角速度、半径质量大小②控制变量③不正确，见解析

解析（1）由题意知，根据向心力公式F向=0132-结合牛顿第三定律，有丁拉=m32门保持

质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保

持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）根据向心力公式F向=小32「，结合牛顿第三定律，则有T拉=m3、；

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：角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

物理学中这种实验方法叫控制变量法。

该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做

圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离

圆心，故该同学的说法不正确。

6、BD角速度、半径质量大小控制变量不正确，见解析

【详解】

2

（1）由题意知，根据向心力公式/向=勿3>,结合牛顿第三定律，有Ti：1=m（^r；保持质量、

绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、

角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）①根据向心力公式/=/32人结合牛顿第三定律，贝IJ有7拉=卬3工

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：角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

②物理学中这种实验方法叫控制变量法。

③该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯

做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背

离圆心，故该同学的说法不正确。

7、BD角速度、半径质量大小控制变量不正确，见解析

【详解】

（1）由题意知，根据向心力公式F向=0132-结合牛顿第三定律，有T拉=0132口保持质量、

绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、

角速度不变.增大绳长.根据公式可知.绳对手的拉力将增大，故C错误，口不确。

（2）①根据向心力公式F向=田32"结合牛顿第三定律，贝IJ有