专题7 实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【实验攻略】备战2024年高考物理实验3年真题1年模拟汇编

专题1 专题7 实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1．（2023·浙江·高考真题）“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。 ①采用的实验方法是 A．控制变量法　　B．等效法　　C．模拟法 ②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的 之比（选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。 2．（2023上·上海徐汇·高三上海市西南位育中学校考期中）在太空实验室中想要测量小球质量。用力传感器无法直接测量。宇航员想到方法，利用匀速圆周运动测量小球质量如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，得到小球匀速圆周运动的周期T。通过改变F与T的大小，多次实验，通过图像处理数据，进而求解小球的质量。该实验 （A：需要；B：不需要）测量O点到球心的距离为圆周运动的半径R。图像应该做 图像，小球质量为 。 3．（2023·福建福州·统考二模）如图甲，利用向心力演示器探究做圆周运动的小球，当质量、半径一定时，所需向心力大小F与角速度之间关系。 （1）如图乙，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径R1、R2之比为2:1，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为 ； （2）图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则A、C两处钢球所受向心力大小之比约为 ； （3）由此实验，得到的结论是 。 4．（2023·四川泸州·统考二模）某实验小组用如图甲所示的装置探究向心力大小与周期、半径之间的关系，轻绳一端系着小球，另一端固定在竖直杆上的力传感器上，小球套在光滑水平杆上。水平杆在电动机带动下可以在水平面内绕竖直杆匀速转动。已知小球质量为m，小球做圆周运动的半径为r，电子计数器可记录杆做圆周运动的圈数，用秒表记录小球转动n圈的时间为t。 （1）若保持小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将 ；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将 。（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”） （2）该小组同学做实验时，保持小球做圆周运动的半径不变，选用质量为的小球甲和质量为的小球乙做了两组实验。两组实验中分别多次改变小球运动的转速，记录实验数据，作出了F与关系如图乙所示的①和②两条曲线，图中反映小球甲的实验数据是 （选填“①”或“②”）。 5．（2023·辽宁·校联考模拟预测）某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。 （1）本实验采用的主要实验方法为 。 A．控制变量法　　B．等效替代法　　C．理想模型法 （2）在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同质量的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的ω相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两个球所需向心力的比值；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。 （3）另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，用螺旋测微器测量挡光杆的宽度d，示数如图丙所示，则d= mm，挡光杆到转轴的距离为R，挡光杆经过光电门时的挡光时间为，可求得挡光杆的角速度ω的表达式为 。 6．（2023·福建厦门·统考二模）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．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。 （1）本实验的目的是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，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 。 A．用油膜法估测油酸分子的大小 B．用单摆测量重力加速度的大小 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A、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传