专题05 实验（天津专用）-【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

专题05 实验 考点一 探究平抛运动的特点 1.（2024下·天津·红桥区期中）两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验： （1）甲同学采用如图甲所示的装置，击打金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动在___________方向上是自由落体运动。 （2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形光滑轨道M、N，N的末端与光滑的水平板相切，两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。实验可观察到的现象应是（　　） A. P球落地时刚好在Q球左侧 B. P球落地时刚好和Q球相遇 C. P球落地时刚好在Q球右侧 2.（2024下·天津·部分区期中练习）在探究平抛运动的规律时，选用下列装置进行实验 （1）用装置1做实验，用小锤击打弹性金属片，可以发现两小球______ A. 同时落地 B. A球先落地 C. B球先落地 （2）由（1）的实验结果可以得出小球A在竖直方向做______ A. 匀速直线运动 B. 自由落体运动 C. 变加速直线运动 （3）要想用装置2做实验得到钢球做平抛运动的轨迹，下列做法正确的是______。 A. 每次都应以不同的初速度释放小球 B. 在斜槽上每次由静止释放小球的位置必须相同 C. 在斜槽上每次由静止释放小球的位置可以任意选择 3.. （2024下·天津·部分区期中练习）某实验小组在“探究平抛运动的规律”的实验中，记录了A、B、C三点，实验小组的同学以小球抛出点为坐标原点建立了xOy坐标系，如图所示。已知B的坐标为B（20cm，20cm），A、C两点的横坐标分别为10cm、30cm，则小球平抛运动的初速度为______m/s，A点的纵坐标为______cm，C点的竖直分速度大小为______m/s（取）。 4.（2024下·天津·滨海新区塘沽一中期中）在研究平抛物体运动的实验中用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为_________（用L、g表示），其值是_________（取） 5.（多选）（2024下·天津·耀华中学期中）某中学高一实验小组用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知，照片大小如图中坐标所示，且该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶5，取m/s。可得： （1）数码相机连续拍照的时间间隔是______s； （2）小球平抛运动的初速度大小是______m/s； （3）小球在b点时的速度大小是______m/s。 考点二 探究影响向心力大小的因素 6.（2024下·天津·河西区期中）在“探究向心力大小的表达式”实验中，某同学利用图的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。下列实验与本实验采用的方法相同的是（　　） 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 7.（2024下·天津·南仓中学期中）向心力演示器如图所示。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。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种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的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。 （1）现将小球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，下列做法正确的是 。 A. 在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验 B. 在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验 C. 在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做实验 D. 在小球运动半径不等情况下，用质量相同的钢球做实验 （2）本实验的实验方法是____________。 8.（2024下·天津·南开中学期中）如图甲所示为“感受向心力”的实验，通过该实验可以对影响向心力大小的因素做出猜测。用一根无弹性细绳，一端拴着一个小沙袋，在水平面内抡动细绳，使小沙袋在水平面内做匀速圆周运动。此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。通过换用不同质量的沙袋，改变沙袋旋转的角速度和旋转半径，感受向心力的变化。下列说法正确的是______ A. 只减小沙袋旋转角速度，拉力增大 B. 只增大沙袋的旋转半径，拉力减小 C. 只更换一个质量较大的沙袋，拉力增大 D. 突然放开绳子，沙袋沿半径方向飞出 （2）（2024下·天津·南开中学期中）某同学想进一步探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”，他使用的实验仪器是图乙中的向心力演示器。匀速转动手柄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，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分格子，可以粗略计算出两个小球所受向心力的比值。 ①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”时，最主要采用的实验方法是______法（填选项前的字母） A．等效替代 B．控制变量 C．理想实验 D．微元 ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关系时，应该______（填选项前的字母） A．把质量不同的小球分别放在两边半径相同的槽内 B．把质量不同的小球分别放在两边半径不同的槽内 C．把质量相同的小球分别放在两边半径相同的槽内 D．把质量相同的小球分别放在两边半径不同的槽内 9.（2024下·天津·求真高级中学期中）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_____ A.控制变量法 B.累积法 C.微元法 D.放大法 （2）图示情景正在探究的是_____ 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.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 D.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。 10.（2024下·天津·第43中学期中）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________。 11.（2024下·天津·第47中学期中）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。 （1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_____________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_____________。 （2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_____________m/s。（g取） （3）在此实验中，小球与斜槽间有摩擦_____________（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间_____________（选填“相同”或“不同”）。 （4）另一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。O、间的距离为，O、间的距离为，A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度为_____________。 A．　　B．　　C．　　D． 12.（2024下·天津·第47中学期中）下面三图是探究做匀速圆周运动的物体的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置：转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格就能显示出两个球所受向心力的比值 （1）图甲探究的是向心力与质量之间的关系，图乙探究的是向心力与角速度之间的关系，图丙探究的是向心力与半径之间的关系，这种探究用到的方法是_____________ （2）图甲中，左右两边露出的标尺分别是2格和4格，则左右两边所放小球的质量比为：_____________图乙中，左右两边露出的标尺分别是1格和9格，则左右两边所放小球的转动的角速度之比为：_____________ （3）另有一实验小组通过如甲所示装置进行实验。质量为m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。力传感器通过细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一宽度为d的遮光片，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量m和r保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度__________。 13.（2024下·天津·耀华中学期中）小华同学用铁架台、拴有细绳小钢球、毫米刻度尺和停表等器材组装成如图甲所示的实验装置，用于探究影响圆锥摆周期的因素，其实验操作步骤如下： ①用毫米刻度尺测出摆长L（细绳固定悬点与小球球心的距离）。 ②给小球一个合适的初速度，使小球在图甲所示的水平面内做匀速圆周运动，用毫米刻度尺测出细绳悬点到圆轨迹平面的竖直高度h。 ③用停表测出小球做圆周运动的周期T。 ④小华同学猜测摆绳长度L、细绳悬点到圆轨迹平面的竖直高度h对小球做圆周运动的周期T有影响，于是他调节变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图。 根据上述步骤完成下列问题： （1）小华同学用停表测得小球运动n圈的时间为t。则小球做圆周运动的周期______。 （2）小华同学在保持L不变，研究h对T的影响时，得到了图像乙（一条过原点的直线），说明在L不变时，h对T有影响。若直线的斜率是k，则当地的重力加速度______（用题中所给物理量的符号表示）。 （3）不考虑阻力的影响，保持h不变，下列图中能反映T与L关系的图像是（ ） A. B. C. D. 14.（2024下·天津·红桥区期中）图甲是探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度的定量关系的示意图。圆柱体放置在水平光滑圆盘（图中未画出）上做匀速圆周运动，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，某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与线速度的关系： （1）改变线速度，多次测量，该同学测出了五组F、数据，如下表所示。请在图乙中作出图线；___________ 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1.0 2.25 4.0 6.25 9.0 0.90 2.00 3.60 5.60 8.10 （2）由作出的的图线，可得出的结论___________； （3）若向心力与m、r、之间满足，且圆柱体运动半径，得圆柱体的质量___________kg（结果保留2位有效数字）。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 实验 考点一 探究平抛运动的特点 1.（2024下·天津·红桥区期中）两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验： （1）甲同学采用如图甲所示的装置，击打金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动在___________方向上是自由落体运动。 （2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形光滑轨道M、N，N的末端与光滑的水平板相切，两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。实验可观察到的现象应是（　　） A. P球落地时刚好在Q球左侧 B. P球落地时刚好和Q球相遇 C. P球落地时刚好在Q球右侧 【答案】（1）竖直 （2）B 【详解】在同一高度、同一时刻开始做平抛运动的小球与自由落体的小球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，由于平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动，故实验可观察到的现象应是P球落地时刚好和Q球相遇。故选B。 2.（2024下·天津·部分区期中练习）在探究平抛运动的规律时，选用下列装置进行实验 （1）用装置1做实验，用小锤击打弹性金属片，可以发现两小球______ A. 同时落地 B. A球先落地 C. B球先落地 （2）由（1）的实验结果可以得出小球A在竖直方向做______ A. 匀速直线运动 B. 自由落体运动 C. 变加速直线运动 （3）要想用装置2做实验得到钢球做平抛运动的轨迹，下列做法正确的是______。 A. 每次都应以不同的初速度释放小球 B. 在斜槽上每次由静止释放小球的位置必须相同 C. 在斜槽上每次由静止释放小球的位置可以任意选择 【答案】（1）A （2）B （3）B 【详解】用装置1做实验，用小锤击打弹性金属片，可以发现两小球同时落地。故选A。由（1）的实验结果可以得出小球A在竖直方向做自由落体运动。故选B。在斜槽上每次由静止释放小球的位置必须相同，保证小球的初速度相等。故选B。 3.. （2024下·天津·部分区期中练习）某实验小组在“探究平抛运动的规律”的实验中，记录了A、B、C三点，实验小组的同学以小球抛出点为坐标原点建立了xOy坐标系，如图所示。已知B的坐标为B（20cm，20cm），A、C两点的横坐标分别为10cm、30cm，则小球平抛运动的初速度为______m/s，A点的纵坐标为______cm，C点的竖直分速度大小为______m/s（取）。 【答案】 ①. 1 ②. 5 ③. 3 详解】[1][2][3]由题意可知，设，所以根据平抛运动规律可知 代入数据解得 根据 解得小球平抛运动的初速度为 A点的纵坐标为 C点的竖直分速度大小为 4.（2024下·天津·滨海新区塘沽一中期中）在研究平抛物体运动的实验中用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为_________（用L、g表示），其值是_________（取） 【答案】 ①. ②. 1m/s 【详解】[1]图中看出a、b、c、d，4个点间的水平位移均相等，为，因此这4个点是等时间间隔点．竖直方向两段相邻位移之差是个定值， 即 ， 故有： ； 再根据水平方向有： ， 解得： ； [2]代入数据可得： 5.（多选）（2024下·天津·耀华中学期中）某中学高一实验小组用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知，照片大小如图中坐标所示，且该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶5，取m/s。可得： （1）数码相机连续拍照的时间间隔是______s； （2）小球平抛运动的初速度大小是______m/s； （3）小球在b点时的速度大小是______m/s。 【答案】（1）0.1 （2）1 （3） 【详解】小球做平抛运动，竖直方向，根据匀变速直线运动的推论 解得数码相机连续拍照的时间间隔是 水平方向，小球做匀速直线运动，小球平抛运动的初速度大小是 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，小球在b点时竖直方向的速度大小为 小球在b点时的速度大小是 考点二 探究影响向心力大小的因素 6.（2024下·天津·河西区期中）在“探究向心力大小的表达式”实验中，某同学利用图的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。下列实验与本实验采用的方法相同的是（　　） 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 【答案】C 【详解】在“探究向心力大小的表达式”实验中，实验采用的方法是控制变量法。“探究平抛运动的特点”采用的是分解法，故A错误；“探究小车速度与时间的关系”采用的是图像法，故B错误；“探究加速度与力和质量的关系”也是利用控制变量法，故C正确；“探究两个互成角度的力的合成规律”采用的是等效替代法，故D错误。故选C。 7.（2024下·天津·南仓中学期中）向心力演示器如图所示。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。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种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的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。 （1）现将小球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，下列做法正确的是 。 A. 在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验 B. 在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验 C. 在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做实验 D. 在小球运动半径不等情况下，用质量相同的钢球做实验 （2）本实验的实验方法是____________。 【答案】（1）A （2）控制变量法 【详解】根据,可知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变；故选A。根据，需要研究向心力与小球的质量、角速度、运动半径的关系，故采用控制变量法逐个研究。 8.（2024下·天津·南开中学期中）如图甲所示为“感受向心力”的实验，通过该实验可以对影响向心力大小的因素做出猜测。用一根无弹性细绳，一端拴着一个小沙袋，在水平面内抡动细绳，使小沙袋在水平面内做匀速圆周运动。此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。通过换用不同质量的沙袋，改变沙袋旋转的角速度和旋转半径，感受向心力的变化。下列说法正确的是______ A. 只减小沙袋旋转角速度，拉力增大 B. 只增大沙袋的旋转半径，拉力减小 C. 只更换一个质量较大的沙袋，拉力增大 D. 突然放开绳子，沙袋沿半径方向飞出 （2）（2024下·天津·南开中学期中）某同学想进一步探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”，他使用的实验仪器是图乙中的向心力演示器。匀速转动手柄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，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分格子，可以粗略计算出两个小球所受向心力的比值。 ①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”时，最主要采用的实验方法是______法（填选项前的字母） A．等效替代 B．控制变量 C．理想实验 D．微元 ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关系时，应该______（填选项前的字母） A．把质量不同的小球分别放在两边半径相同的槽内 B．把质量不同的小球分别放在两边半径不同的槽内 C．把质量相同的小球分别放在两边半径相同的槽内 D．把质量相同的小球分别放在两边半径不同的槽内 【答案】（1）C （2） ①. B ②. C 【详解】由于沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力，则有,可知只减小沙袋旋转的角速度，则拉力减小，故A错误；根据上述，可知只增大沙袋的旋转半径，则拉力增大，故B错误；根据上述，可知只更换一个质量较大的沙袋，拉力增大，故C正确；突然放开绳子，由于惯性，沙袋沿切线方向飞出，故D错误。故选C。 ①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”时，每次只能研究两个物理量的关系，此时需要确保其它物理量不变，即主要采用的实验方法是控制变量法。故选B。 ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关系时，需要控制小球的质量和小球做圆周运动半径不变，即需要把质量相同的小球分别放在两边半径相同的槽内。故选C。 9.（2024下·天津·求真高级中学期中）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_____ A.控制变量法 B.累积法 C.微元法 D.放大法 （2）图示情景正在探究的是_____ 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.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 D.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。 【答案】 ①. A ②. D ③. C 【详解】（1）在探究“向心力的大小与哪些因素有关”的实验中，需要保证某些物理量不变（例如：钢球的质量及钢球做圆周运动的半径），从而便于研究其中两个物理量之间（例如：向心力及钢球做圆周运动的角速度）的关系，这种研究方法在物理中称为控制变量法。故选A。 （2） 从图中可以看出，两边圆盘是通过皮带连接转动的，则边缘线速度v相等，皮带连接的两个轮子半径相等，则角速度ω相等，两个球做圆周运动的半径r也相同，两个球其中一个是铝球，另一个是钢球，说明两个球的质量不一样，可知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） 由公式可得，在质量和半径一定情况下，向心力大小与角速度二次方成正比。故A错误；在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度二次方的大小成正比，故B错误；由公式可得，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C正确；由公式可得，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，故D错误。故选C。 10.（2024下·天津·第43中学期中）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________。 【答案】①. D ②. 相同 ③. B ④. 相同 ⑤. 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 【详解】（1）本实验采用的实验方法是控制变量法，故选D。 （2）在探究向心力的大小与半径的关系时，应使r不同，故两小球分别放在长槽的B处和短槽的C处；其余物理量应相同，故要选择质量相同的小球，两球角速度也相同，由可知，与皮带连接的变速塔轮相对应的半径相同。由可知,故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：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。 11.（2024下·天津·第47中学期中）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。 （1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_____________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_____________。 （2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_____________m/s。（g取） （3）在此实验中，小球与斜槽间有摩擦_____________（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间_____________（选填“相同”或“不同”）。 （4）另一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。O、间的距离为，O、间的距离为，A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度为_____________。 A．　　B．　　C．　　D． 【答案】（1） ①. 水平 ②. 初速度相同 （2）1.6 （3） ①. 不会 ②. 相同 （4）A 【详解】实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同； 根据 可得 将x=32cm，y=19.6cm带入可得 v0=1.6m/s [1]在此实验中，小球与斜槽间有摩擦不会使实验误差增大； [2]如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则平抛的初速度不同，根据 那么小球每次在空中运动时间相同。 由题意得 又 x1=v0t1 x2=v0t2 得小球抛出时的初速度为 故选A。 12.（2024下·天津·第47中学期中）下面三图是探究做匀速圆周运动的物体的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置：转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格就能显示出两个球所受向心力的比值 （1）图甲探究的是向心力与质量之间的关系，图乙探究的是向心力与角速度之间的关系，图丙探究的是向心力与半径之间的关系，这种探究用到的方法是_____________ （2）图甲中，左右两边露出的标尺分别是2格和4格，则左右两边所放小球的质量比为：_____________图乙中，左右两边露出的标尺分别是1格和9格，则左右两边所放小球的转动的角速度之比为：_____________ （3）另有一实验小组通过如甲所示装置进行实验。质量为m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。力传感器通过细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一宽度为d的遮光片，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量m和r保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度__________。 【答案】（1）控制变量法 （2） ①. 1:2 ②. 1:3 （3） 【详解】该实验探究用到的方法是控制变量法；图甲中探究的是向心力与质量之间的关系，左右两边露出的标尺分别是2格和4格，则左右两边所放小球向心力之比为2:4，根据,可知两小球的质量比为1:2；图乙中探究的是向心力与角速度之间的关系，左右两边露出的标尺分别是1格和9格，则左右两边所放小球向心力之比为1:9，根据,可知则左右两边所放小球的转动的角速度之比为1:3；线速度,由于,则角速度 13.（2024下·天津·耀华中学期中）小华同学用铁架台、拴有细绳小钢球、毫米刻度尺和停表等器材组装成如图甲所示的实验装置，用于探究影响圆锥摆周期的因素，其实验操作步骤如下： ①用毫米刻度尺测出摆长L（细绳固定悬点与小球球心的距离）。 ②给小球一个合适的初速度，使小球在图甲所示的水平面内做匀速圆周运动，用毫米刻度尺测出细绳悬点到圆轨迹平面的竖直高度h。 ③用停表测出小球做圆周运动的周期T。 ④小华同学猜测摆绳长度L、细绳悬点到圆轨迹平面的竖直高度h对小球做圆周运动的周期T有影响，于是他调节变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图。 根据上述步骤完成下列问题： （1）小华同学用停表测得小球运动n圈的时间为t。则小球做圆周运动的周期______。 （2）小华同学在保持L不变，研究h对T的影响时，得到了图像乙（一条过原点的直线），说明在L不变时，h对T有影响。若直线的斜率是k，则当地的重力加速度______（用题中所给物理量的符号表示）。 （3）不考虑阻力的影响，保持h不变，下列图中能反映T与L关系的图像是（ ） A. B. C. D. 【答案】 ①. ②. ③. A 【详解】（1）因为做匀速圆周运动，所以 （2）设绳子与竖直方向的夹角为，小球受到重力、绳子的拉力的作用，对小球，由牛顿第二定律得 ,由几何知识得,解得,由上式可知图像的斜率为,得 （3）根据第（2）可知，当h不变时，L对T无影响，故A正确。 14.（2024下·天津·红桥区期中）图甲是探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度的定量关系的示意图。圆柱体放置在水平光滑圆盘（图中未画出）上做匀速圆周运动，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，某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与线速度的关系： （1）改变线速度，多次测量，该同学测出了五组F、数据，如下表所示。请在图乙中作出图线；___________ 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1.0 2.25 4.0 6.25 9.0 0.90 2.00 3.60 5.60 8.10 （2）由作出的的图线，可得出的结论___________； （3）若向心力与m、r、之间满足，且圆柱体运动半径，得圆柱体的质量___________kg（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1） （2）向心力F与速率的平方成正比 （3） 【详解】将表格中的数据在图中描点连线，作出F−v2图线，如图所示 由（1）中作出的F−v2图线是一条过原点的直线可得，向心力F与速率的平方成正比。根据向心力的公式,则图线的斜率为,由图可得，斜率为,其中,解得 学科网（北京）股份有限公司 $$