- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

重庆市育才中学校2024-2025年高三上学期9月入学考试物理试题

某兴趣小组用图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。

（1）、为了探究滑块向心力的大小与运动半径的关系，需要控制保持不变（选填“质量和线速度”、“质量和半径”、“线速度和半径”）。

（2）、由图甲可知，滑块的角速度遮光片的角速度（选填“大于”、“小于”和“等于”）。若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则滑块的线速度表达式v=（用 $\text{[math]}$ 、d、R、r表示）。

（3）、兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以 $\text{[math]}$ 为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如题图乙所示，已测得遮光片的宽度d=0.01m，遮光片到竖直转轴的距离R=0.3m，滑块的质量m=0.15kg，则滑块到竖直转轴的距离r =m。

举一反三

如图所示为向心力演示器，可用来“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。转动手柄可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层，每层左、右塔轮半径比分别是1：1、2：1和3：1。左、右塔轮通过皮带连接，皮带不打滑，可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A或B处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。

（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是{#blank#}1{#/blank#}

A、理想实验法 B、控制变量法 C、等效替代法 D、类比法

（2）探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板{#blank#}2{#/blank#}处选填（“A”或“B”），将传动皮带套在左、右塔轮半径比为{#blank#}3{#/blank#}（选填“ $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ”）的轮盘上。