小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com第21讲探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（模拟精练+真题演练）1．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与线速度大小和运动半径的关系。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，水平直杆的左侧固定宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，水平直杆的右侧套上质量为的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，物块到转轴的距离为，细线处于水平伸直状态，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。安装在铁架台上的光电门可测遮光条通过光电门的时间。（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，d=___________cm；（2）当滑块随水平直杆一起匀速转动时，光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时滑块线速度大小v=___________（用字母d，Δt表示）；若保持滑块到竖直转轴的距离不变，让转轴以不同的角速度匀速转动，测得多组力传感器的示数和对应的挡光时间。为了画出线性图像，应做力与___________（选填“”、“”、“”或“）的函数图像。【答案】【详解】（1）[1]用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则（2）[2]光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时挡光条的速度大小为挡光条和滑块的角速度相等，根据可知挡光条到竖直转轴的距离为，滑块到转轴的距离为，则滑块线速度大小为[3]根据牛顿第二定律有可知为了画出线性图像，应做力与的函数图像。2．（2023·新疆乌鲁木齐·统考三模）如图甲所示是某兴趣小组设计的验证向心力大小表达式的实验装置。在O处固定一力传感器，其下方用细线悬挂一重力为的小球，在小球静止的最低点A处固定一光电门。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com（含有数据采集器及配套设施的光电门和力传感器均未画出）实验时，首先用刻度尺测出小球静止时悬点O到球心的距离L，然后将小球从最低点A处拉升到一定高度后（保持细线绷紧）由静止释放，释放后。小球做（部分）圆周运动，当小球运动到A处时采集一组数据：力传感器的示数F和小球通过光电门的遮光时间。之后每隔采集一组F、的数据，共采集6~10组。改变小球做圆周运动的半径L，重复上述步骤。根据采集的数据，作出的图像如图乙所示。（1）图乙是以________为纵坐标作出的（用已知量和测量量的字母表示）。（2）根据图乙中的任意一条图线均可得到：做圆周运动的物体，当质量和________一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。（3）若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的________（选填“乘积”或“比值”）相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。（4）实验中，每次改变小球做圆周运动的半径L后，小球由静止释放的位置距最低点的高度________。A．必须相同B．必须不同C．可以相同，也可以不同【答案】半径乘积C【详解】（1）[1]根据向心力公式有可见图乙是以为纵坐标作出的。（2）[2]根据图乙中的任意一条图线的斜率所以可得到做圆周运动的物体，当质量和半径一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。（3）[3]由上分析变形得所以若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的乘积相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。（4）[4]实验中，小球到最低点的速度不需要保持定值，所以每次改变小球做圆周运动的半径L后，小球由静止释放的位置距最低点的高度可以相同，也可以不同。故选C。3．（2023·福建龙岩·统考模拟预测）某同学为了探究做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com动半径r和转动角速度ω之间的关系。（1）该同学先用如图甲所示的向心力演示器探究F与ω的关系.在两小球质量和转动半径相等时，标尺上的等分格显示得出两个小球A、B所受向心力的比值为1:4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径...