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题型：实验探究题题类：难易度：普通

河北省唐山市2024-2025学年高三上学期摸底演练物理试题

向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力 $\text{[math]}$ 的大小与质量 $\text{[math]}$ 、角速度 $\text{[math]}$ 、轨道半径 $\text{[math]}$ 之间的关系，装置如图所示，两个变速塔轮通过皮带连接。实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小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，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的数值大小。

（1）、在该实验中应用了（选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”）来探究向心力大小与质量 $\text{[math]}$ 、角速度 $\text{[math]}$ 和半径 $\text{[math]}$ 之间的关系；

（2）、在小球质量和转动半径相同，传动塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为 $\text{[math]}$ 的情况下，某同学逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左、右两侧露出的标尺格数之比为；其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两标尺的格数（选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值（选填“变大”“变小”或“不变”）。

举一反三

长郡中学物理兴趣小组用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。将一带遮光条的小球用长为 $\text{[math]}$ （L远大于小球的半径）的细线悬挂在力传感器上（它能将数据实时传送到计算机上），在力传感器正下方适当位置固定一光电门。实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则遮光条的宽度 $\text{[math]}$ {#blank#}1{#/blank#} $\text{[math]}$ 。

（2）在细线伸直的情况下从某一位置由静止释放小球，记录小球通过光电门时的挡光时间t。此过程中力传感器的示数一直在变化，应该记录力传感器示数的{#blank#}2{#/blank#}（填“最大值”“最小值”或“平均值”）作为测量结果。

（3）改变小球的释放位置，多记录几组挡光时间t和对应的力传感器的测量结果F。

（4）以 $\text{[math]}$ 为横坐标，以F为纵坐标，将得到的数据进行描点如图3所示，则当地的重力加速度 $\text{[math]}$ {#blank#}3{#/blank#} $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字）。

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

一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的，圆锥固定，有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（　　）

如图，汽车沿直线以速度v匀速行驶过程中，车中水泥混凝土搅拌运输罐也同时以角速度ω匀速转动。取罐内一块质量为m的石头，石头与它做匀速圆周运动平面上圆心的距离为R，则石头所需的向心力的大小为（　　）

某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值。

下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作。

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