第4章4.9实验六探究F与质量角速度半径的关系-2025年高考物理一轮复习专项练习

4.8实验六探究F与质量角速度半径的关系 1．如图所示是探究小球做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的实验装置。图中、、到转轴的距离之比为。 （1）本实验采用的实验方法是________。 A．微元法        B．放大法        C．累积法        D．控制变量法 （2）在探究向心力的大小与半径的关系时，要将质量________（选填“相同”或“不同”）的两小球分别放在长槽的________（选填“A”或“B”）处和短槽的C处，与皮带连接的变速塔轮相对应的半径________（选填“相同”或“不同”）。若实验中观察到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，则可以得到的结论是________。 2．探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。 （1）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．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 C．探究两个互成角度的力的合成规律 D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示 a.三个情境中，图______是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1∶9，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为_________。 （3）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，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槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。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。 小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①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0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。 a.对①图线的数据进行处理，获得了F-x图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是________。 b.对5条F-ω图线进行比较分析，得出ω一定时，F∝r的结论。请你简要说明得到结论的方法_______。 3．如图甲所示，某实验小组探究影响向心力大小的因素。用细绳系一纸杯（杯中有30 mL的水），将手举过头顶，使纸杯在水平面内做圆周运动。 （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．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）如图乙，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。 操作一：手握绳结A，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小。 操作二：手握绳结B，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小。 操作三：手握绳结A，使杯在水平面内每秒运动二周，体会向心力的大小。 操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小。 则：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有关； 操作四与一相比较：________相同，向心力的大小与________有关； ②物理学中此种实验方法叫________法。 ③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力，而是背离圆心的力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法是否正确，为什么？________ 4．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径之比均不同。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。 （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_____方法（填选项前的字母）； A．理想实验法        B．等效替代法        C．控制变量法        D．演绎法 （2）实验某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，皮带所连接的左、右变速