2025版新教材高考物理一轮复习第5章抛体运动圆周运动实验7探究影响向心力大小的因素训练含解析鲁科版.docVIP

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试验七探究影响向心力大小的因素

(建议用时：40分钟)

1．用如图所示的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ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力供应向心力，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，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图所示是探究过程中某次试验时装置的状态。

(1)在探讨向心力的大小F与质量m的关系时，要保持________相同。

A．ω和r B．ω和m

C．m和r D．m和F

(2)若图中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为1∶9，小球的转动半径相同，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________。

A．1∶3 B．3∶1

C．1∶9 D．9∶1

解析：(1)在探讨向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先限制某些量不变，探讨另外两个物理量的关系，该方法为限制变量法。故选A。

(2)依据F＝mrω2，两球的向心力之比为1∶9，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，依据v＝rω，知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为3∶1。故选B。

答案：(1)A(2)B

2．如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的试验装置图，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。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6、7分别以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8的挡板对小球的压力供应，小球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小。那么：

(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法正确的是________。

A．在小球运动半径相等的状况下，用质量相同的小球做试验

B．在小球运动半径相等的状况下，用质量不同的小球做试验

C．在小球运动半径不等的状况下，用质量不同的小球做试验

D．在小球运动半径不等的状况下，用质量相同的小球做试验

(2)该试验应用了________(选填“志向试验法”“限制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

(3)当用两个质量相等的小球做试验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发觉右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为________。

解析：(1)依据F＝mrω2，知要探讨小球受到的向心力大小与角速度的关系，需限制小球的质量和半径不变，所以A选项正确，B、C、D选项错误。

(2)由前面分析可以知道该试验采纳的是限制变量法。

(3)由题意知，r左∶r右＝2∶1，F左∶F右＝1∶2，由F＝mrω2知，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为1∶2。

答案：(1)A(2)限制变量法(3)1∶2

3．如图甲所示为测量电动机转动角速度的试验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动。在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花打点计时器。

(1)请将下列试验步骤按先后依次排列：________。

A．使电火花打点计时器与圆形卡纸保持良好接触

B．接通电火花打点计时器的电源，使它工作起来

C．启动电动机，使圆形卡纸转动起来

D．关闭电动机，拆除电火花打点计时器；探讨卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示)，写出角速度ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值

(2)要得到ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是________。

A．秒表 B．毫米刻度尺

C．圆规 D．量角器

(3)写出角速度ω的表达式：________，并指出表达式中各个物理量的意义：________________________________________。

(4)为了避开在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花打点计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花打点计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。这对结果____________(选填“有影响”或“无影响”)。

解析：(1)该试验先将电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触，先使卡片转动，再接通电火花计时器打点，最终取出卡片进行数据处理，故依次为ACBD。

(2)要测出角速度，须要测量点跟点间的角度，须要的器材是量角器，故选D。

(3)由ω＝eq\f(Δθ,Δt)可