2024版新教材高考物理一轮复习特训卷-考点30实验-探究向心力大小与半径角速度和质量的关系.docx

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1、考点30实验：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系12023浙江桐乡二模用如图所示的实验装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验(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)图甲的情景正在探究的是_甲A向心力的大小与半径的关系B向心力的大小与线速度的关系C向心力的大小与角速度的关系D向心力的大小与物体质量的关系(3)图丙为图乙的俯视图图中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，则两槽转动的角速度A_B.(选填“”“”或“”).乙丙(4)现有两质量相同的钢球，球放在A槽的边缘，球放在B槽的边缘，它们

2、到各自转轴的距离之比为21，情景为图乙和图丙所示则钢球、的线速度之比为_22023北京东城区模拟图甲为探究向心力跟质量、半径、角速度关系的实验装置，金属块放置在转台上，电动机带动转台做圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略(1)某同学为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制_和_两个变量保持不变改变转台的转速，对应每个转速由_读出金属块受到的拉力，由光电计时器读出转动的周期T，计算出转动的角速度_(2)上述实验中，该同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像

3、法来处理数据，结果画出了如图乙所示的图像，图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是_，单位是_(3)为了验证向心力跟半径、质量的关系，还需要用到的实验器材有_和_32023山东青岛二模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与其质量m、角速度和轨迹半径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，槽内的小球就做匀速圆周运动(1)在研究小球所受向心力的大小F与其质量m的关系时，要保持_相同A和r B和mCm和r Dm和F(2)若图中两个小球的质量和轨迹半径相同，则是在研究F与_的关系AmBrC42023广东佛山一模利用如图实

4、验装置可验证做匀速圆周运动的物体所受合力与所需向心力的“供”“需”关系，启动小电动机带动小球做圆锥摆运动，不计一切阻力，移动水平圆盘，当盘与球恰好相切时关闭电动机，让球停止运动，悬线处于伸直状态利用弹簧测力计水平径向向外拉小球，使小球恰好离开圆盘且处于静止状态时，测出水平弹力的大小F.(1)为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力，下列物理量还应该测出的有_A用秒表测出小球运动周期TB用刻度尺测出小球做匀速圆周运动半径rC用刻度尺测出小球到线的悬点的竖直高度hD用天平测出小球质量m(2)小球做匀速圆周运动时，所受重力与线拉力的合力大小_弹簧秤测出F大小(选填“大于”“等于”或“小于”).(3)当所

5、测物理量满足_关系式时，则做匀速圆周运动的物体所受合力与所需向心力的“供”“需”平衡5如图所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力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(1)以下是保持圆柱体质量和圆周运动轨道半径不变的条件下，根据某组实验所得数据作出的F v、F v2、F v3三个图像：研究图像后，可得出向心力F和圆柱体速度v的关系是_v/ms111.522.53F/N0.8823.55.57.9(2)为了研究F和r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量_不

6、变(3)若半径r0.1 m，根据你已经学习过的向心力公式以及上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量是_kg.6某物理兴趣小组利用传感器进行探究向心力与、r、m的关系，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(1)小组同学先让一个滑块做半径r为0.14 m的圆周运动，得到图甲中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0.12 m、0.10 m、0.08 m、0.

7、06 m，在同一坐标系中又分别得到图甲中、四条图线(2)对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_(3)对5条F 图线进行比较分析，得出一定时，Fr的结论请你简要说明得到结论的方法_.考点30实验：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系1答案：(1)A(2)D(3)(4)21解析：(1)在这个装置中，控制小球转动的半径和角速度不变，只改变小球质量，来研究向心力大小与小球质量之间的关系，故采用的科学方法是控制变量法，A正确(2)控制小球转动的半径、角速度不变，只改变小球质量，研究的是向心力大小与小球质量之间的关系，所以D选项是正确的(

8、3)因两轮ab转动的角速度相同，而两槽的角速度与两轮角速度相同，则两槽转动的角速度相等，即AB；(4)钢球、的角速度相同，半径之比为21，则根据vr可知，线速度之比为21.2答案：(1)金属块转动半径金属块质量力传感器(2)2rad2/s2(3)刻度尺天平解析：(1)为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制金属块转动半径和金属块质量两个变量保持不变金属块的拉力可由力传感器直接测量，根据题意知.(2)由向心力公式Fm2r可得，保持m和r不变，力F与2成正比，F 2图线为过原点的一条倾斜直线，所以横坐标表示的物理量是2，单位是rad2/s2.(3)还需要用到天平测金属块的质量，刻度尺测量不同转速下金

9、属块转动的半径3答案：(1)A(2)C解析：(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，需要先控制某些物理量不变，探究另外两个物理量之间的关系，该方法为控制变量法，故B、C、D错误，A正确(2)若题图中两个小球的质量相同，转动半径相同，则研究的是向心力大小与角速度之间的关系，故A、B错误，C正确4答案：(1)ABD(2)等于(3)Fmr解析：(1)根据向心力公式Fnmr知，为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力，需要测出小球做匀速圆周运动的周期T、半径r和小球质量m，故A、B、D正确，C错误(2)据题意，小球静止时，F等于悬线拉力的水平分力，即有Fmg tan ，是悬线与竖直

10、方向的夹角，小球做匀速圆周运动时，由重力与悬线拉力的合力提供向心力，重力与悬线拉力的合力大小F合mg tan ，则F合F.(3)当F合Fn，即Fmr时，做匀速圆周运动的物体所受合力与所需向心力的“供”“需”平衡5答案：(1)F与v的平方成正比(2)线速度大小(3)0.088解析：(1)由图像可知F与v2成正比，即F与v的平方成正比(2)研究F和r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持线速度大小不变(3)由F，结合F v2图求得k0.88，解得m0.88r0.088 kg.6答案：(2)2(或m2等带2即可)(3)探究F与r的关系时，要先控制m和不变，因此可在F 图像中找到同一个对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，在F r坐标系中描点作图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比解析：(2)根据向心力的公式Fm2r，由F x图像知，该图像是一条过原点的直线，F与x的图像成正比，则图像横坐标x代表的是2(或m2等带2即可)；(3)探究F与r的关系时，要先控制m和不变，因此可在F 图像中找到同一个对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，在F r坐标系中描点作图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比