2026版高考物理基础练习-实验6探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系.docxVIP

微练16实验6:探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

1.如图所示，是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器。

(1)这个实验所用的主要研究方法是A(填选项字母)。?

A.控制变量法 B.等效代替法

C.理想实验法 D.假设法

(2)图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等，由此可推测出是在研究向心力的大小F与B的关系(填选项字母)。?

A.质量mB.角速度ωC.半径r

解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，A项正确。

(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，B项正确。

2.(2025·红河模拟)图甲是某同学探究圆周运动向心力Fn与物体质量m、轨道半径r及线速度v关系的实验装置。圆柱体在光滑水平圆盘上做匀速圆周运动，力传感器测量向心力Fn，速度传感器测量圆柱体的线速度v。该同学现保持圆柱体质量和运动半径不变，探究向心力Fn与线速度v的关系。

(1)该实验采用的实验方法为B(填选项字母)。?

A.等效替代法 B.控制变量法

C.微量放大法 D.比值定义法

(2)该同学用图像法处理数据，画出一条过坐标原点的直线，如图乙所示。则图像的横坐标x表示的物理量为v2(填“v”“v2”或“v3”)；该图线的斜率为?mr(用题中字母表示)。

解析(1)保持圆柱体质量和运动半径不变，探究向心力Fn与线速度v的关系，可知，实验采用了控制变量法，B项正确。

(2)根据向心力Fn与线速度v的关系有Fn=mv2r可知，图像的横坐标x表示的物理量为v2；结合上述可知，该图线的斜率为k=

3.(2025·上饶模拟)某同学用如图甲所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出)，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块P与竖直转轴间的距离可调。

(1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为t0，则电动机的角速度为?dDt0(用题中字母表示

(2)若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为L不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间Δt。画出F-1Δt2图像，如图乙所示。实验中，测得图线的斜率为k，则滑块的质量为?kD2d

(3)若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以r(填“r”“1r”或“1r2”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为t1，则图线的斜率应为?m

解析(1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为t0，则v=dt0=ωD，解得电动机的角速度为ω=

(2)根据F=mω2L，ω=dDΔt，解得F=md2LD2·1Δt2

(3)根据F=mω2r，为了更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系，可作F-r图像，即以F为纵轴，以r为横轴；因ω=dDt1，直线的斜率为k=mω2

4.利用甲图装置可以测量圆盘加速转动时的角速度ω以及角加速度β。物理学上把角速度的变化Δω与发生这一变化所用时间Δt的比值定义为角加速度β（β=ΔωΔt）。有一定厚度的圆盘可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时，纸带随圆盘运动通过打点计时器打上一系列点。用50分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙，用此装置打出的一条纸带如图丙(打点计时器所接交流电的频率为50Hz，A、B、C、D…为计数点，

甲乙

丙

(1)据图乙读出圆盘的直径为50.94mm。?

(2)据图丙计算，打D点时圆盘转动的角速度为16.1rad/s(保留3位有效数字)。?

(3)据图丙可知，圆盘转动的角加速度大小为23.6rad/s2(保留3位有效数字)。?

解析(1)游标卡尺为50分度，精确度为0.02mm，读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以圆盘的直径为d=50mm+47×0.02mm=50.94mm。

(2)相邻两计数点间的时间间隔为T=5f=0.1s，由题图丙可知，相邻两个T时间内，纸带的位移之差恒为0.6cm，所以纸带做匀加速直线运动，打D点