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题型：实验探究题题类：难易度：普通

四川省成都市2024-2025学年高二上学期开学摸底测试物理试题

如图甲所示为向心力演示仪，某同学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。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为 $\text{[math]}$ ，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。

（1）、本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法与下列哪些实验是相同的_________；

A、探究两个互成角度的力的合成规律 B、探究平抛运动的特点 C、探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（2）、在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第层塔轮（选填“一”、“二”或“三”）；

（3）、按（2）中正确选择后，两次以不同的转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出等分标记如图所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是_________。

A、F与r²成反比 B、F与r²成正比 C、F与r成反比 D、F与r成正比

（4）、在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________。

A、 $\text{[math]}$ B、 $\text{[math]}$ C、 $\text{[math]}$ D、 $\text{[math]}$

举一反三

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、B、C位置做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，小球做圆周运动的向心力与标尺露出的格数成正比，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

如图所示，一根长0.1 m的细线，一端系着一个质量为0.18 kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。当小球的转速增加到原来的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40 N。

(1)求此时线的拉力为多大？

(2)求此时小球运动的线速度为多大？

(3)若桌面高出地面0.8 m，则线断后小球垂直桌面边缘飞出，落地点离桌面边缘的水平距离为多少？（g取10 m/s²）

水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图（a）所示，图（b）为俯视图，测得圆盘直径D = 42.02cm，圆柱体质量m = 30.0g，圆盘绕过盘心O₁的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止。

为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况，某同学设计了如下实验步骤：

石磨豆子制成的豆花很受人们的喜爱，如图为机器代替手工推动石磨装置，电机带动转轴1，转轴1带动三角支架2转动，2带动转轴3转动，3带动石磨匀速转动，三角支架上有P、Q两质点，石磨上有一相对于石磨静止的豆子M，下列说法正确的是（）

如图所示，一个光滑导轨长臂水平固定、短臂竖直，系有没有弹性细线的轻质圆环套在长臂上，细线另一端与质量为 $\text{[math]}$ 的小球相连。左手扶住圆环右手拿起小球将细线水平拉直，已知细线长度为 $\text{[math]}$ （单位为米），此时圆环距短臂 $\text{[math]}$ ，重力加速度为 $\text{[math]}$ ，若将圆环与小球同时释放，则（　　）

在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心。能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的选项是（　　）

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