专题05 实验-探究探究向心力的大小（安徽专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一物理下学期期中真题分类汇编
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内容正文：
专题05 实验-探究向心力的大小
一、实验题
1．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)同学利用向心力演示仪探究向心力大小与质量m、转动角速度ω和转动半径r之间关系的。该同学使用两个质量相同的钢球和一个同体积的铝球进行实验。
(1)本实验采用的科学方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
(2)通过本实验可以得到的结果是 。
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．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D．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
(3)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球1、2分别放在A盘和B盘的边缘，A、B两盘的半径之比为1∶2，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为3∶1，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球1、2受到的向心力之比为 。
2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋处打一个绳结，处打另一个绳结。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。
操作①：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作②：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作③：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作④：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
根据上述操作可知：
(1)若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 （在“①”或“②”或“③”或“④”中选填2项，填写顺序不分先后，下同）；
(2)若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(3)若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(4)实验中，人体验到的绳子的拉力是否为沙袋做圆周运动的向心力 （填“是”或“否”）。
3．(23-24高一下·安徽十联盟·期中)某实验小组探究影响向心力大小的因素，装置简图如图甲、乙所示．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时
(1)两槽转动的角速度 （选填“>”“=”或“<”）。
(2)现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为，则钢球1、2的线速度之比为 ；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为 时，向心力公式得到验证。
(3)另一实验小组通过图丙所示的数字化装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一轻质细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力大小与线速度大小的关系。该小组采用的实验方法主要是_______（填正确答案的标号）；
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法
(4)该小组通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丁所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量 （结果保留2位有效数字）。
4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图中A、B、C所示，其中球的尺寸相等、只有B情景皮带两端塔轮的半径不相等。
(1)三个情景中 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“A”、“B”或“C”）。
(2)在B情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为9∶1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为 。
(3)另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图所示。
已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下：
①用天平测出小钢球的质量m，用游标卡尺测出小钢球直径d；
②轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小球的球心处；
③将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示 （用题中字母表示）；
④读出力传感器示数的最大值，则向心力还可表示为 （用题中字母表示）；
⑤对比和的大小，可得出结论。
5．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和运动半径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)在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度ω和运动半径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，则是在研究向心力大小F与 的关系；
A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度ω
(3)图中所示，若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为 ；若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钢球1（图左侧）和钢球2（图右侧）所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为 。
6．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)用如图所示的演示装置来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。匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，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。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A到左塔轮中心轴距离的2倍。请回答相关问题：
(1)如果要探究向心力与半径的关系，则应该将质量 （填“相同”或“不同”）的小球分别放在挡板 （填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径 （填“相同”或“不同”）。
(2)如图所示，若A、C两处的钢球质量和转动半径相等，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轮塔的半径之比为 。
7．(23-24高一下·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m，角速度ω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，图中RB=2RA=2RC。试回答下列问题：
(1)本实验采取的科学方法与下列哪些实验方法相同______。
A．验证力的平行四边形定则
B．探究弹簧弹力与形变的关系
C．验证牛顿第二定律
D．探究平抛运动的初速度
(2)保持两小球质量相等，将小球分别放在A处和C处，同时改变左、右塔轮的半径比，可得到______。
A．质量和角速度大小一定时，向心力的大小与半径大小的关系
B．质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系
(3)在探究角速度和半径一定的条件下向心力的大小与小球质量的关系，应将质量不同的两小球分别放在 处（选填“A和B”、“ A和C”或“B和C”），同时左、右塔轮的半径比为 （选填“1:1”、“2:1”或“3:1”）。
8．(23-24高一下·安徽合肥第六中学·期中)如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1）本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是( )
A．理想模型法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．转化放大法
（2）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板 处（选填“A”、“B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是 。
（3）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为 。
9．(23-24高一下·安徽芜湖直五校·)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)匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从器件 （选填数字“6”“7”或“8”）上读出，该读数即显示了向心力的大小。该探究实验所采用的实验方法与下列哪个实验的实验方法相同 ；
A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系 D． 探究两个互成角度的力的合成规律
(2)如图示情境（左右塔轮半径相等），该情境正在探究的是______；
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 ；
(4)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2:1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1:2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为______。
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
10．(23-24高一下·安徽蚌埠多校联考·期中)如图所示为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，当皮带分别套在两边塔轮（从上往下数）第一层、第二层和第三层时，左右两塔轮角速度之比分别为1∶1、1∶2、1∶3，小球在A、B、C处绕转轴转动时的半径比为1∶2∶1。
(1)当探究向心力大小与半径的关系时，应将皮带置于 （选填“第一层”、“第二层”或“第三层”），将两个相同的小球分别置于 和 处（后两空用图中A、B、C表示）。
(2)当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于 和 处（用图中A、B、C表示）。若将皮带置于第二层，则左右套筒露出的格数之比应为 。
11．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为d的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为L，然后拉起小球，使细线仲直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为△t。多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间△t，做出悬线拉力F与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，截距为b，则小球的质量为 ，当地的重力加速度为 。（用题中给出的字母表示）
12．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)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 。
(2)图示情景正在探究的是__________（填选项前的字母）
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)通过本实验可以得到的结论是 。
一、实验题
1．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)同学利用向心力演示仪探究向心力大小与质量m、转动角速度ω和转动半径r之间关系的。该同学使用两个质量相同的钢球和一个同体积的铝球进行实验。
(1)本实验采用的科学方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
(2)通过本实验可以得到的结果是 。
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．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D．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
(3)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球1、2分别放在A盘和B盘的边缘，A、B两盘的半径之比为1∶2，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为3∶1，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球1、2受到的向心力之比为 。
2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋处打一个绳结，处打另一个绳结。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。
操作①：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作②：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作③：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作④：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
根据上述操作可知：
(1)若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 （在“①”或“②”或“③”或“④”中选填2项，填写顺序不分先后，下同）；
(2)若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(3)若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(4)实验中，人体验到的绳子的拉力是否为沙袋做圆周运动的向心力 （填“是”或“否”）。
3．(23-24高一下·安徽十联盟·期中)某实验小组探究影响向心力大小的因素，装置简图如图甲、乙所示．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时
(1)两槽转动的角速度 （选填“>”“=”或“<”）。
(2)现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为，则钢球1、2的线速度之比为 ；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为 时，向心力公式得到验证。
(3)另一实验小组通过图丙所示的数字化装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一轻质细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力大小与线速度大小的关系。该小组采用的实验方法主要是_______（填正确答案的标号）；
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法
(4)该小组通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丁所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量 （结果保留2位有效数字）。
4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图中A、B、C所示，其中球的尺寸相等、只有B情景皮带两端塔轮的半径不相等。
(1)三个情景中 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“A”、“B”或“C”）。
(2)在B情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为9∶1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为 。
(3)另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图所示。
已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下：
①用天平测出小钢球的质量m，用游标卡尺测出小钢球直径d；
②轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小球的球心处；
③将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示 （用题中字母表示）；
④读出力传感器示数的最大值，则向心力还可表示为 （用题中字母表示）；
⑤对比和的大小，可得出结论。
5．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和运动半径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)在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度ω和运动半径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，则是在研究向心力大小F与 的关系；
A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度ω
(3)图中所示，若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为 ；若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钢球1（图左侧）和钢球2（图右侧）所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为 。
6．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)用如图所示的演示装置来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。匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，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。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A到左塔轮中心轴距离的2倍。请回答相关问题：
(1)如果要探究向心力与半径的关系，则应该将质量 （填“相同”或“不同”）的小球分别放在挡板 （填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径 （填“相同”或“不同”）。
(2)如图所示，若A、C两处的钢球质量和转动半径相等，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轮塔的半径之比为 。
7．(23-24高一下·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m，角速度ω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，图中RB=2RA=2RC。试回答下列问题：
(1)本实验采取的科学方法与下列哪些实验方法相同______。
A．验证力的平行四边形定则
B．探究弹簧弹力与形变的关系
C．验证牛顿第二定律
D．探究平抛运动的初速度
(2)保持两小球质量相等，将小球分别放在A处和C处，同时改变左、右塔轮的半径比，可得到______。
A．质量和角速度大小一定时，向心力的大小与半径大小的关系
B．质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系
(3)在探究角速度和半径一定的条件下向心力的大小与小球质量的关系，应将质量不同的两小球分别放在 处（选填“A和B”、“ A和C”或“B和C”），同时左、右塔轮的半径比为 （选填“1:1”、“2:1”或“3:1”）。
8．(23-24高一下·安徽合肥第六中学·期中)如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1）本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是( )
A．理想模型法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．转化放大法
（2）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板 处（选填“A”、“B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是 。
（3）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为 。
9．(23-24高一下·安徽芜湖直五校·)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)匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从器件 （选填数字“6”“7”或“8”）上读出，该读数即显示了向心力的大小。该探究实验所采用的实验方法与下列哪个实验的实验方法相同 ；
A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系 D． 探究两个互成角度的力的合成规律
(2)如图示情境（左右塔轮半径相等），该情境正在探究的是______；
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 ；
(4)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2:1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1:2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为______。
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
10．(23-24高一下·安徽蚌埠多校联考·期中)如图所示为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，当皮带分别套在两边塔轮（从上往下数）第一层、第二层和第三层时，左右两塔轮角速度之比分别为1∶1、1∶2、1∶3，小球在A、B、C处绕转轴转动时的半径比为1∶2∶1。
(1)当探究向心力大小与半径的关系时，应将皮带置于 （选填“第一层”、“第二层”或“第三层”），将两个相同的小球分别置于 和 处（后两空用图中A、B、C表示）。
(2)当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于 和 处（用图中A、B、C表示）。若将皮带置于第二层，则左右套筒露出的格数之比应为 。
11．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为d的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为L，然后拉起小球，使细线仲直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为△t。多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间△t，做出悬线拉力F与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，截距为b，则小球的质量为 ，当地的重力加速度为 。（用题中给出的字母表示）
12．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)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 。
(2)图示情景正在探究的是__________（填选项前的字母）
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)通过本实验可以得到的结论是 。
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专题05 实验-探究向心力的大小
一、实验题
1．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)同学利用向心力演示仪探究向心力大小与质量m、转动角速度ω和转动半径r之间关系的。该同学使用两个质量相同的钢球和一个同体积的铝球进行实验。
(1)本实验采用的科学方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
(2)通过本实验可以得到的结果是 。
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．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D．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
(3)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球1、2分别放在A盘和B盘的边缘，A、B两盘的半径之比为1∶2，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为3∶1，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球1、2受到的向心力之比为 。
【答案】(1)B
(2)D
(3)1∶18
【来源】安徽省宿州市省、市示范高中2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题
【详解】（1）本装置的原理是使物体质量、半径、角速度等多个物理量中的一个变化，控制其他物理量不变，以研究向心力与各物理量之间的关系，故采用的是控制变量法。
故选B。
（2）根据向心力公式
可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比；质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的平方成正比；在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比；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。
故选D。
（3）皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
a轮、b轮半径之比为1:3，根据
所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
得
2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋处打一个绳结，处打另一个绳结。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。
操作①：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作②：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作③：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作④：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
根据上述操作可知：
(1)若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 （在“①”或“②”或“③”或“④”中选填2项，填写顺序不分先后，下同）；
(2)若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(3)若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(4)实验中，人体验到的绳子的拉力是否为沙袋做圆周运动的向心力 （填“是”或“否”）。
【答案】(1)①②/②①
(2)①③/③①
(3)①④/④①
(4)否
【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中检测物理试卷（A卷）
【详解】（1）若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应控制小球质量一定，角速度一定，即周期一定，改变小球的运动半径，应进行的两步操作是①②。
（2）若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应控制小球质量一定，小球的运动半径一定，改变小球的角速度，即改变小球的周期，应进行的两步操作是①③。
（3）若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应控制小球的运动半径一定，角速度一定，即周期一定，改变小球的质量，应进行的两步操作是①④。
（4）由于绳子拉力的竖直分力与沙袋的重力平衡，所以实验中，人体验到的绳子的拉力不是沙袋做圆周运动的向心力。
3．(23-24高一下·安徽十联盟·期中)某实验小组探究影响向心力大小的因素，装置简图如图甲、乙所示．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时
(1)两槽转动的角速度 （选填“>”“=”或“<”）。
(2)现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为，则钢球1、2的线速度之比为 ；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为 时，向心力公式得到验证。
(3)另一实验小组通过图丙所示的数字化装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一轻质细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力大小与线速度大小的关系。该小组采用的实验方法主要是_______（填正确答案的标号）；
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法
(4)该小组通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丁所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量 （结果保留2位有效数字）。
【答案】(1)=
(2)
(3)B
(4)0.13
【来源】安徽省省十联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷
【详解】（1）因a、b两轮通过皮带相连，且a、b两轮半径相同，故两轮角速度相同，而A、B槽分别与a、b轮同轴固定，故两槽的角速度分别与两轮的角速度对应相等，即
（2）[1] [2]钢球1、2的角速度相同，做匀速圆周运动的半径之比为，根据可知，钢球1、2的线速度之比为；根据向心力公式可知，钢球1、2受到的向心力之比为，则当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为时，向心力公式得到验证。
（3）一个物理量与多个物理量有关时，研究这个物理量与另一个物理量的关系，需要控制其他物理量不变，故要采用控制变量法。
故选B。
（4）图丁中图像的斜率
根据向心力公式可知
解得
4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图中A、B、C所示，其中球的尺寸相等、只有B情景皮带两端塔轮的半径不相等。
(1)三个情景中 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“A”、“B”或“C”）。
(2)在B情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为9∶1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为 。
(3)另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图所示。
已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下：
①用天平测出小钢球的质量m，用游标卡尺测出小钢球直径d；
②轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小球的球心处；
③将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示 （用题中字母表示）；
④读出力传感器示数的最大值，则向心力还可表示为 （用题中字母表示）；
⑤对比和的大小，可得出结论。
【答案】(1)C
(2)
(3)
【来源】安徽省淮南第二中学2023-2024学年高一下学期期中测试物理试题
【详解】（1）探究向心力大小F与质量m关系，则两球的质量不同，两球做圆周运动的半径和角速度均相同，则三个情景中C是探究向心力大小F与质量m关系。
（2）在B情景中，两钢球质量相同，做圆周的半径相同，若左右两钢球所受向心力的比值为，根据
可知左右两个变速塔轮的角速度之比为
左右两个变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知左右两个变速塔轮的半径之比为
（3）③[1]小钢球通过光电门的速度为
钢球在最低点时，向心力为
联立可得
④[2]钢球在最低点时，根据牛顿第二定律有
5．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和运动半径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)在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度ω和运动半径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，则是在研究向心力大小F与 的关系；
A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度ω
(3)图中所示，若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为 ；若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钢球1（图左侧）和钢球2（图右侧）所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为 。
【答案】(1)C
(2)C
(3) 2∶1 3∶1
【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷 B卷
【详解】（1）在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度和运动半径r之间的关系时，需采用控制变量法。
故选C。
（2）图中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C。
（3）[1]根据
若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，角速度相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为2∶1。
[2]两球的向心力之比为1∶9，运动半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶3，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据
知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为3∶1。
6．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)用如图所示的演示装置来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。匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，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。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A到左塔轮中心轴距离的2倍。请回答相关问题：
(1)如果要探究向心力与半径的关系，则应该将质量 （填“相同”或“不同”）的小球分别放在挡板 （填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径 （填“相同”或“不同”）。
(2)如图所示，若A、C两处的钢球质量和转动半径相等，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轮塔的半径之比为 。
【答案】(1) 相同 B、C 相同
(2)
【来源】安徽卓越县中联盟 皖豫名校联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题
【详解】（1）[1][2]根据
要探究向心力与半径的关系，应保持小球的质量和角速度相等，半径不等，所以应该将质量相同的小球分别放在挡板B、C处。
[3]用皮带连接的两个塔轮边缘处的线速度大小相等，根据
可知，当左右塔轮半径相同时，可以保证小球的角速度相同。
（2）两钢球质量相等，向心力之比是，根据
可知，其角速度之比为，又因为两变速塔轮的线速度相等，由
可知其半径之比是。
7．(23-24高一下·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m，角速度ω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，图中RB=2RA=2RC。试回答下列问题：
(1)本实验采取的科学方法与下列哪些实验方法相同______。
A．验证力的平行四边形定则
B．探究弹簧弹力与形变的关系
C．验证牛顿第二定律
D．探究平抛运动的初速度
(2)保持两小球质量相等，将小球分别放在A处和C处，同时改变左、右塔轮的半径比，可得到______。
A．质量和角速度大小一定时，向心力的大小与半径大小的关系
B．质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系
(3)在探究角速度和半径一定的条件下向心力的大小与小球质量的关系，应将质量不同的两小球分别放在 处（选填“A和B”、“ A和C”或“B和C”），同时左、右塔轮的半径比为 （选填“1:1”、“2:1”或“3:1”）。
【答案】(1)C
(2)B
(3) A和C 1:1
【来源】安徽省阜阳市临泉田家炳实验中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】（1）A．实验中研究多个物理量之间的关系时，在研究其中两个物理量的关系时，先确保其它物理量不变，实验采用了控制变量法，验证力的平行四边形定则采用的是等效替代法，故A错误；
B．探究弹簧弹力与形变的关系只是研究两个物理量的关系，并没有确保其它物理量一定，没有采用控制变量法，故B错误；
C．验证牛顿第二定律是研究加速度与质量、合力的关系，在研究其中两个物理量的关系时，先确保其它物理量不变，实验采用了控制变量法，故C正确；
D．探究平抛运动的初速度实验中，通过测量水平与始终分位移，求得平抛运动初速度，并没有确保其它物理量一定，没有采用控制变量法，故D错误。
故选C。
（2）钢球A处和C处圆周运动的轨道半径相等，即实验时确保钢球质量与轨道半径相同，实验的目的是质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系。
故选B。
（3）[1]为了使得两个钢球的圆周运动半径相同，两个小球应分别放在A和C处；
[2]皮带传动过程，塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知，若角速度相等，则塔轮半径需要相等，即左、右塔轮的半径比为1:1.
8．(23-24高一下·安徽合肥第六中学·期中)如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1）本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是( )
A．理想模型法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．转化放大法
（2）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板 处（选填“A”、“B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是 。
（3）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为 。
【答案】 C A、C 1：4 3：1
【来源】安徽省合肥市第六中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】（1）[1]本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是控制变量法。
故选C。
（2）[2]根据
当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板A、C处，保证两球的运动半径相同。
[3] 塔轮①④半径相同，而①②半径之比为1：2，则塔轮②④半径之比为2：1，将传动皮带套在②④塔轮上，两塔轮线速度相同，则可得两塔轮轴的角速度之比为1：2，由
可知
（3）[4] 将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，则两球做圆周运动的半径相同，传动皮带套在①④两个塔轮上，塔轮①④半径相同，根据
可知塔轮转动的角速度相同，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，根据向心力公式
可知，铁球与橡胶球的质量之比为3：1。
9．(23-24高一下·安徽芜湖直五校·)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)匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从器件 （选填数字“6”“7”或“8”）上读出，该读数即显示了向心力的大小。该探究实验所采用的实验方法与下列哪个实验的实验方法相同 ；
A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系 D． 探究两个互成角度的力的合成规律
(2)如图示情境（左右塔轮半径相等），该情境正在探究的是______；
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 ；
(4)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2:1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1:2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为______。
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
【答案】(1) 8 C
(2)D
(3)见解析
(4)D
【来源】安徽省芜湖市市直五校2023-2024学年高一下学期第三次联考物理试卷
【详解】（1）[1]小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺8上读出；
[2]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，采用了控制变量法，探究平抛运动的特点、探究小车速度与时间的关系和探究两个互成角度的力的合成规律三个实验均未采用控制变量法；探究加速度与力和质量的关系时，采用了控制变量法。
故选 C。
（2）图示情境中，皮带连接的两边塔轮边缘的线速度大小相同，由图可判断两边塔轮半径相同，根据
可知小球圆周运动的角速度相同，两小球距离转轴的距离相同，则小球做圆周运动的半径相同，所以正在探究的是向心力的大小与质量的关系。
故选D。
（3）结合上述分析结果，因为 a轮、b轮半径相等，铁球和铝球质量不同，由向心力公式
可知，图示情境探究的结论为：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。
（4）A、B两盘的半径之比为
由向心力公式有
可得钢球A、B受到的向心力之比为
故选D。
10．(23-24高一下·安徽蚌埠多校联考·期中)如图所示为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，当皮带分别套在两边塔轮（从上往下数）第一层、第二层和第三层时，左右两塔轮角速度之比分别为1∶1、1∶2、1∶3，小球在A、B、C处绕转轴转动时的半径比为1∶2∶1。
(1)当探究向心力大小与半径的关系时，应将皮带置于 （选填“第一层”、“第二层”或“第三层”），将两个相同的小球分别置于 和 处（后两空用图中A、B、C表示）。
(2)当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于 和 处（用图中A、B、C表示）。若将皮带置于第二层，则左右套筒露出的格数之比应为 。
【答案】(1) 第一层 B C
(2) A C 1∶4
【来源】安徽省蚌埠市多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 B卷
【详解】（1）[1]根据控制变量法，当探究向心力大小与半径的关系时，应控制角速度不变，故将皮带置于第一层；
[2][3]该不同，故将两个相同的小球分别置于B和C处；
（2）[1][2]当探究向心力大小与角速度的关系时，应控制半径一样，故当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于A和C处;
[3]若将皮带置于第二层，则两个相同的小球受到的向心力之比为
故左右套筒露出的格数之比应为。
11．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为d的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为L，然后拉起小球，使细线仲直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为△t。多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间△t，做出悬线拉力F与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，截距为b，则小球的质量为 ，当地的重力加速度为 。（用题中给出的字母表示）
【答案】
【来源】安徽省马鞍山市第二中学2023-2024学年高一下学期期中素质测试物理试题
【详解】[1][2]根据
而
解得
由题意可知
mg=b
解得
12．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)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 。
(2)图示情景正在探究的是__________（填选项前的字母）
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)通过本实验可以得到的结论是 。
【答案】(1)控制变量法
(2)D
(3)见解析
【来源】安徽省马鞍山中加双语学校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷
【详解】（1）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，先探究向心力大小与其中一个物理量的关系，控制其他物理量不变，所以本实验采用的科学方法是控制变量法。
（2）图示情景两小球分别为钢球和铝球，即两小球质量不同；皮带连接的左右塔伦半径相等，所以两小球做圆周运动的角速度相等，由于两小球做圆周运动的半径相等，则两小球的线速度大小相等，所以图示情景正在探究的是向心力的大小与物体质量的关系。
故选D。
（3）通过本实验可以得到的结论是：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；在半径和质量一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比；在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。
一、实验题
1．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)同学利用向心力演示仪探究向心力大小与质量m、转动角速度ω和转动半径r之间关系的。该同学使用两个质量相同的钢球和一个同体积的铝球进行实验。
(1)本实验采用的科学方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
(2)通过本实验可以得到的结果是 。
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．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D．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
(3)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球1、2分别放在A盘和B盘的边缘，A、B两盘的半径之比为1∶2，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为3∶1，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球1、2受到的向心力之比为 。
【答案】(1)B
(2)D
(3)1∶18
【来源】安徽省宿州市省、市示范高中2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题
【详解】（1）本装置的原理是使物体质量、半径、角速度等多个物理量中的一个变化，控制其他物理量不变，以研究向心力与各物理量之间的关系，故采用的是控制变量法。
故选B。
（2）根据向心力公式
可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比；质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的平方成正比；在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比；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。
故选D。
（3）皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
a轮、b轮半径之比为1:3，根据
所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
得
2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋处打一个绳结，处打另一个绳结。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。
操作①：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作②：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作③：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作④：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
根据上述操作可知：
(1)若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 （在“①”或“②”或“③”或“④”中选填2项，填写顺序不分先后，下同）；
(2)若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(3)若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应进行的两步操作是 ；
(4)实验中，人体验到的绳子的拉力是否为沙袋做圆周运动的向心力 （填“是”或“否”）。
【答案】(1)①②/②①
(2)①③/③①
(3)①④/④①
(4)否
【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中检测物理试卷（A卷）
【详解】（1）若要探究小球运动半径对向心力大小的影响，应控制小球质量一定，角速度一定，即周期一定，改变小球的运动半径，应进行的两步操作是①②。
（2）若要探究小球运动的角速度对向心力大小的影响，应控制小球质量一定，小球的运动半径一定，改变小球的角速度，即改变小球的周期，应进行的两步操作是①③。
（3）若要探究小球的质量对向心力大小的影响，应控制小球的运动半径一定，角速度一定，即周期一定，改变小球的质量，应进行的两步操作是①④。
（4）由于绳子拉力的竖直分力与沙袋的重力平衡，所以实验中，人体验到的绳子的拉力不是沙袋做圆周运动的向心力。
3．(23-24高一下·安徽十联盟·期中)某实验小组探究影响向心力大小的因素，装置简图如图甲、乙所示．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时
(1)两槽转动的角速度 （选填“>”“=”或“<”）。
(2)现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为，则钢球1、2的线速度之比为 ；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为 时，向心力公式得到验证。
(3)另一实验小组通过图丙所示的数字化装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一轻质细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力大小与线速度大小的关系。该小组采用的实验方法主要是_______（填正确答案的标号）；
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法
(4)该小组通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丁所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量 （结果保留2位有效数字）。
【答案】(1)=
(2)
(3)B
(4)0.13
【来源】安徽省省十联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷
【详解】（1）因a、b两轮通过皮带相连，且a、b两轮半径相同，故两轮角速度相同，而A、B槽分别与a、b轮同轴固定，故两槽的角速度分别与两轮的角速度对应相等，即
（2）[1] [2]钢球1、2的角速度相同，做匀速圆周运动的半径之比为，根据可知，钢球1、2的线速度之比为；根据向心力公式可知，钢球1、2受到的向心力之比为，则当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为时，向心力公式得到验证。
（3）一个物理量与多个物理量有关时，研究这个物理量与另一个物理量的关系，需要控制其他物理量不变，故要采用控制变量法。
故选B。
（4）图丁中图像的斜率
根据向心力公式可知
解得
4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图中A、B、C所示，其中球的尺寸相等、只有B情景皮带两端塔轮的半径不相等。
(1)三个情景中 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“A”、“B”或“C”）。
(2)在B情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为9∶1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为 。
(3)另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图所示。
已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下：
①用天平测出小钢球的质量m，用游标卡尺测出小钢球直径d；
②轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小球的球心处；
③将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示 （用题中字母表示）；
④读出力传感器示数的最大值，则向心力还可表示为 （用题中字母表示）；
⑤对比和的大小，可得出结论。
【答案】(1)C
(2)
(3)
【来源】安徽省淮南第二中学2023-2024学年高一下学期期中测试物理试题
【详解】（1）探究向心力大小F与质量m关系，则两球的质量不同，两球做圆周运动的半径和角速度均相同，则三个情景中C是探究向心力大小F与质量m关系。
（2）在B情景中，两钢球质量相同，做圆周的半径相同，若左右两钢球所受向心力的比值为，根据
可知左右两个变速塔轮的角速度之比为
左右两个变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知左右两个变速塔轮的半径之比为
（3）③[1]小钢球通过光电门的速度为
钢球在最低点时，向心力为
联立可得
④[2]钢球在最低点时，根据牛顿第二定律有
5．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和运动半径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)在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度ω和运动半径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，则是在研究向心力大小F与 的关系；
A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度ω
(3)图中所示，若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为 ；若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钢球1（图左侧）和钢球2（图右侧）所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为 。
【答案】(1)C
(2)C
(3) 2∶1 3∶1
【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷 B卷
【详解】（1）在研究向心力大小F与钢球质量m、角速度和运动半径r之间的关系时，需采用控制变量法。
故选C。
（2）图中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C。
（3）[1]根据
若两个钢球质量相等，皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2半径相等，角速度相等，两个钢球的运动半径之比为2∶1，则对应标尺上黑白相间的等分格之比为2∶1。
[2]两球的向心力之比为1∶9，运动半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶3，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据
知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为3∶1。
6．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)用如图所示的演示装置来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。匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，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。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A到左塔轮中心轴距离的2倍。请回答相关问题：
(1)如果要探究向心力与半径的关系，则应该将质量 （填“相同”或“不同”）的小球分别放在挡板 （填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径 （填“相同”或“不同”）。
(2)如图所示，若A、C两处的钢球质量和转动半径相等，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轮塔的半径之比为 。
【答案】(1) 相同 B、C 相同
(2)
【来源】安徽卓越县中联盟 皖豫名校联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题
【详解】（1）[1][2]根据
要探究向心力与半径的关系，应保持小球的质量和角速度相等，半径不等，所以应该将质量相同的小球分别放在挡板B、C处。
[3]用皮带连接的两个塔轮边缘处的线速度大小相等，根据
可知，当左右塔轮半径相同时，可以保证小球的角速度相同。
（2）两钢球质量相等，向心力之比是，根据
可知，其角速度之比为，又因为两变速塔轮的线速度相等，由
可知其半径之比是。
7．(23-24高一下·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·期中)向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m，角速度ω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，图中RB=2RA=2RC。试回答下列问题：
(1)本实验采取的科学方法与下列哪些实验方法相同______。
A．验证力的平行四边形定则
B．探究弹簧弹力与形变的关系
C．验证牛顿第二定律
D．探究平抛运动的初速度
(2)保持两小球质量相等，将小球分别放在A处和C处，同时改变左、右塔轮的半径比，可得到______。
A．质量和角速度大小一定时，向心力的大小与半径大小的关系
B．质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系
(3)在探究角速度和半径一定的条件下向心力的大小与小球质量的关系，应将质量不同的两小球分别放在 处（选填“A和B”、“ A和C”或“B和C”），同时左、右塔轮的半径比为 （选填“1:1”、“2:1”或“3:1”）。
【答案】(1)C
(2)B
(3) A和C 1:1
【来源】安徽省阜阳市临泉田家炳实验中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】（1）A．实验中研究多个物理量之间的关系时，在研究其中两个物理量的关系时，先确保其它物理量不变，实验采用了控制变量法，验证力的平行四边形定则采用的是等效替代法，故A错误；
B．探究弹簧弹力与形变的关系只是研究两个物理量的关系，并没有确保其它物理量一定，没有采用控制变量法，故B错误；
C．验证牛顿第二定律是研究加速度与质量、合力的关系，在研究其中两个物理量的关系时，先确保其它物理量不变，实验采用了控制变量法，故C正确；
D．探究平抛运动的初速度实验中，通过测量水平与始终分位移，求得平抛运动初速度，并没有确保其它物理量一定，没有采用控制变量法，故D错误。
故选C。
（2）钢球A处和C处圆周运动的轨道半径相等，即实验时确保钢球质量与轨道半径相同，实验的目的是质量和半径一定时，向心力的大小与角速度大小的关系。
故选B。
（3）[1]为了使得两个钢球的圆周运动半径相同，两个小球应分别放在A和C处；
[2]皮带传动过程，塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知，若角速度相等，则塔轮半径需要相等，即左、右塔轮的半径比为1:1.
8．(23-24高一下·安徽合肥第六中学·期中)如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1）本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是( )
A．理想模型法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．转化放大法
（2）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板 处（选填“A”、“B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是 。
（3）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为 。
【答案】 C A、C 1：4 3：1
【来源】安徽省合肥市第六中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】（1）[1]本实验中探究某个物理量与多个变量之间关系所采用的物理思想方法是控制变量法。
故选C。
（2）[2]根据
当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板A、C处，保证两球的运动半径相同。
[3] 塔轮①④半径相同，而①②半径之比为1：2，则塔轮②④半径之比为2：1，将传动皮带套在②④塔轮上，两塔轮线速度相同，则可得两塔轮轴的角速度之比为1：2，由
可知
（3）[4] 将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，则两球做圆周运动的半径相同，传动皮带套在①④两个塔轮上，塔轮①④半径相同，根据
可知塔轮转动的角速度相同，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，根据向心力公式
可知，铁球与橡胶球的质量之比为3：1。
9．(23-24高一下·安徽芜湖直五校·)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)匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从器件 （选填数字“6”“7”或“8”）上读出，该读数即显示了向心力的大小。该探究实验所采用的实验方法与下列哪个实验的实验方法相同 ；
A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系 D． 探究两个互成角度的力的合成规律
(2)如图示情境（左右塔轮半径相等），该情境正在探究的是______；
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 ；
(4)如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2:1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1:2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为______。
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
【答案】(1) 8 C
(2)D
(3)见解析
(4)D
【来源】安徽省芜湖市市直五校2023-2024学年高一下学期第三次联考物理试卷
【详解】（1）[1]小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺8上读出；
[2]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，采用了控制变量法，探究平抛运动的特点、探究小车速度与时间的关系和探究两个互成角度的力的合成规律三个实验均未采用控制变量法；探究加速度与力和质量的关系时，采用了控制变量法。
故选 C。
（2）图示情境中，皮带连接的两边塔轮边缘的线速度大小相同，由图可判断两边塔轮半径相同，根据
可知小球圆周运动的角速度相同，两小球距离转轴的距离相同，则小球做圆周运动的半径相同，所以正在探究的是向心力的大小与质量的关系。
故选D。
（3）结合上述分析结果，因为 a轮、b轮半径相等，铁球和铝球质量不同，由向心力公式
可知，图示情境探究的结论为：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。
（4）A、B两盘的半径之比为
由向心力公式有
可得钢球A、B受到的向心力之比为
故选D。
10．(23-24高一下·安徽蚌埠多校联考·期中)如图所示为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，当皮带分别套在两边塔轮（从上往下数）第一层、第二层和第三层时，左右两塔轮角速度之比分别为1∶1、1∶2、1∶3，小球在A、B、C处绕转轴转动时的半径比为1∶2∶1。
(1)当探究向心力大小与半径的关系时，应将皮带置于 （选填“第一层”、“第二层”或“第三层”），将两个相同的小球分别置于 和 处（后两空用图中A、B、C表示）。
(2)当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于 和 处（用图中A、B、C表示）。若将皮带置于第二层，则左右套筒露出的格数之比应为 。
【答案】(1) 第一层 B C
(2) A C 1∶4
【来源】安徽省蚌埠市多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 B卷
【详解】（1）[1]根据控制变量法，当探究向心力大小与半径的关系时，应控制角速度不变，故将皮带置于第一层；
[2][3]该不同，故将两个相同的小球分别置于B和C处；
（2）[1][2]当探究向心力大小与角速度的关系时，应控制半径一样，故当探究向心力大小与角速度的关系时，应将两个相同的小球分别置于A和C处;
[3]若将皮带置于第二层，则两个相同的小球受到的向心力之比为
故左右套筒露出的格数之比应为。
11．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为d的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为L，然后拉起小球，使细线仲直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为△t。多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间△t，做出悬线拉力F与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，截距为b，则小球的质量为 ，当地的重力加速度为 。（用题中给出的字母表示）
【答案】
【来源】安徽省马鞍山市第二中学2023-2024学年高一下学期期中素质测试物理试题
【详解】[1][2]根据
而
解得
由题意可知
mg=b
解得
12．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)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 。
(2)图示情景正在探究的是__________（填选项前的字母）
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)通过本实验可以得到的结论是 。
【答案】(1)控制变量法
(2)D
(3)见解析
【来源】安徽省马鞍山中加双语学校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷
【详解】（1）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，先探究向心力大小与其中一个物理量的关系，控制其他物理量不变，所以本实验采用的科学方法是控制变量法。
（2）图示情景两小球分别为钢球和铝球，即两小球质量不同；皮带连接的左右塔伦半径相等，所以两小球做圆周运动的角速度相等，由于两小球做圆周运动的半径相等，则两小球的线速度大小相等，所以图示情景正在探究的是向心力的大小与物体质量的关系。
故选D。
（3）通过本实验可以得到的结论是：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；在半径和质量一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比；在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。
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