- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

2025届甘肃省天水市第一中学高三上学期12月模拟预测物理试题

用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。

(1)为了探究向心力大小与物体质量的关系，可以采用（选填“等效替代法”“控制变量法"“理想模型法”）；

(2)根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受的向心力大小之比；

(3)通过实验得到如下表的数据：

组数	球的质量m/g	转动半径r/cm	转速n/r·s^-1	向心力大小F/红张数
1	14.0	15.00	1	2
2	28.0	15.00	1	4
3	14.0	15.00	2	8
4	14.0	30.00	1	4

为研究向心力大小跟转速的关系，应比较表中的第1组和第组数据；

(4)你认为本实验中产生误差的原因有（写出一条即可）。

举一反三

如图所示，这是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 $\text{[math]}$ 和半径r之间关系的实验装置。图中A、B、C到转轴的距离之比为 $\text{[math]}$ 。

（1）本实验采用的实验方法是{#blank#}1{#/blank#}。

A．微元法 B．放大法 C．控制变量法 D．等效替代法

（2）在探究向心力的大小F与m的关系时，将质量不同的两小球分别放在长槽的A处和短槽的C处，与皮带连接的变速塔轮相对应的半径{#blank#}2{#/blank#}（填“相同”或“不同”）。实验中观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为 $\text{[math]}$ 。

（3）现仅将长槽上A处的小球移动到B处，重复实验观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为{#blank#}3{#/blank#}。

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

一物理老师设计了一款研究向心力大小的实验装置，其简化示意图如图所示，装置固定在水平桌面上，在可调速的电机上固定一个半圆形有机玻璃凹槽（表面光滑，可忽略摩擦的影响），凹槽在电机的带动下能绕过凹槽圆心的竖直轴转动，旁边竖直固定一标尺，其上是可调高度的激光笔，激光笔发出水平方向的激光，初始时刻，凹槽与标尺在同一平面内.实验步骤如下：

（1）将钢球放入凹槽底部，上下移动激光笔对准凹槽圆心，此时激光笔所在位置读数记为 $\text{[math]}$ .

（2）接通电源，开启电机调速开关，钢球开始随凹槽转动，当钢球到达某一高度后随凹槽做稳定的匀速圆周运动，上下移动激光笔，当激光对准钢球球心位置时，记录此时激光笔所在位置读数为 $\text{[math]}$ ，记 $\text{[math]}$ .

（3）利用光电传感器探测钢球运动的周期.每当激光笔发出的激光照在钢球上时，光电传感器便会接收信号计次，若第1次光电传感器接收到信号时数字计时器开始计时，并记录为0次，达到 $\text{[math]}$ 次时计时器停止计时，记录总时间 $\text{[math]}$ ，则钢球运动的周期 $\text{[math]}$ {#blank#}1{#/blank#}（用题中所给字母符号表示）.

（4）若适当调大电机的转速，则激光笔应{#blank#}2{#/blank#}（填“上移”“不动”或“下移”）.

（5）改变电机转速，重复实验，将得到的多组 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的数据记录到表格中，并绘制{#blank#}3{#/blank#}（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）图像，根据图像的斜率 $\text{[math]}$ 可以进一步求出当地重力加速度 $\text{[math]}$ {#blank#}4{#/blank#}（用题中所给字母符号表示）.