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题型：实验探究题题类：难易度：普通

浙江省新阵地教育联盟2024-2025学年高三上学期第一次联考物理试卷

在“探究向心力大小表达式”的实验中，某小组通过如图甲所示装置进行实验，将一滑块套入水平杆上，一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F大小。滑块上固定一遮光片宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块做匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。

（1）、为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转半径保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为 $\text{[math]}$ ，则角速度ω=；

（2）、以F为纵坐标，以 $\text{[math]}$ 为横坐标，可在坐标纸中作一条直线，如图乙所示，直线方程为 $\text{[math]}$ 。写出滑块质量表达式m=（用k，r，d表示），b产生的原因为。

举一反三

如图所示是“用圆锥摆验证向心力的表达式”的实验，细线下悬挂了一个质量为 $\text{[math]}$ 的小钢球，细线上端固定在 $\text{[math]}$ 点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时 $\text{[math]}$ 细线张紧 $\text{[math]}$ 位于同心圆。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离。 $\text{[math]}$ 当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ 。

图甲是探究向心力大小跟质量、半径、线速度关系的实验装置图。电动机带动转台匀速转动，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。用一轻质细线将金属块与固定在转台中心的力传感器连接，金属块被约束在转台的回槽中并只能沿半径方向移动且跟转台之间的摩擦力忽略不计。

（1）某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制{#blank#}1{#/blank#}和{#blank#}2{#/blank#}两个变量保持不变；

（2）现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度， $\text{[math]}$ {#blank#}3{#/blank#}（用题中所给字母表示）；

（3）该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期数据，通过数据处理描绘出了 $\text{[math]}$ 图线（图乙），若半径 $\text{[math]}$ ，则金属块的质量 $\text{[math]}$ {#blank#}4{#/blank#}kg（结果保留2位有效数字）。

如图为电影《流浪地球》中刘培强驾驶的宇宙飞船，在太空中处于完全失重状态，为了模拟地球上的重力场，圆形的飞船绕中心轴匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球水平面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，圆形飞船的半径为 $\text{[math]}$ ，宇航员可视为质点。以下说法正确的是（）

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（　　）

网络上有人演示快速转动的红酒在倒立的红酒杯中不会洒落的“绝活”，引发大家的惊叹。为了说明这一原理，小明演示了小球在倒置红酒杯杯壁内做快速圆周运动，同样也不掉下来。如图，A球在上，B球在下，A、B两小球在静止的红酒杯内不同的水平面上做匀速圆周运动，A、B两小球完全相同且可视为质点，红酒杯杯壁的倾角不变，不计一切摩擦。下列说法正确的是（）

如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制，其结构如图丙所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速度达到一定值时，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路使气嘴灯发光。触点B与车轮圆心距离为R，车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d，d≤R，已知P与触点A的总质量为m，弹簧劲度系数为k，重力加速度大小为g，不计接触式开关中的一切摩擦，小物块P和触点A、B均视为质点，则（　　）

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