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高_物理暑假作业■探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

_、实验题99分)

探究做匀速圆周运动的物体所需的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关的实验装置如图

所示。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。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得到两个球所受向心力的比值。

(1)若探究的是向心力与半径之间的关，必须保持小球的、相同，这里

用到的实验方法是

(2)某次实验中，探究的是向心力与质量之间的关，左、右两边露出的标尺分别是1格和3

格，贝I左、右两边所放小球的质量之比为

用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、8、。位置做圆周运动的

轨迹半径之比为1：2：1,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由

上至下分别为1：1、2：1和3:1.

(1)在这个实验中，利用了来探究向心力的大小F与小球质量初、角速度口和半径尸

之间的关。

A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法

(2)在探究向心力大小与半径的关时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第

(填“一”“二”或“三)层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在

（填A和8〃A和C或“8和C）位置;

（3）在探究向心力大小与角速度的关时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，转动手柄，则

左右两小球的角速度之比为o为了更精确探究向心力大小尸与角速度3的关，

采用接有传感器的自制向心力实验仪进行实验，测得多组数据经拟合后得到尸一^图像如图丙所

示，由此可得的实验结论是O

0

某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关。两个变速塔轮通过

皮带连接，调节装置，转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动，槽内的钢

球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力，钢球对挡板的弹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，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力

的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距离相等。

（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关时，用到的实验方法是

A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法D.演绎推理法

（2）实验时，为使两钢球角速度⑦相同，则应将皮带连接在半径（选填“相同”或“不

同）的变速轮上；

（3）在探究向心力大小与角速度关时，应选用质量与钢球1质量（选填“相同”或

“不同”）的钢球2,并放在图中（选填或）位置。通过本实验的定性分析可

以得到：在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，受到的向心力就

越（选填“大或“小”）;

(4)在某次探究实验中，当心人两个相同小球转动的半径相等时，若左右标尺上红白相间的等

分格显示出人两个小球所受向心力的比值为1:9,由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应

的半径之比为o

宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种

环境中已无法用天平称量物体的质量。假设某同学在这种环境中设计了如图所示的装置(图中0

为光滑的小孔)来间接测量物体的质量：给待测量物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运

动，设航天器中备有必要的基本测量工具。

(1)物体与桌面间的摩擦力忽略不计。(选填“可以”或“不可以”)；

(2)物体做匀速圆周运动的向心力数值上等于o(选填A.弹簧秤的拉力〃或

“B.物体的重力〃，选填字母或)

(3)实验时需要测量的物理量是：圆周运动的周期八弹簧秤示数F、圆周运动的半径,，则待

测物体质量的表达式为m=o

小明同学利用生活中的仪器，设计了一个有趣的实验设备来感受向心力。选一根圆珠笔杆，取一

根长的尼龙细线，一端一个小钢球；另一端穿过圆珠笔