【必刷題型09】實(shí)驗(yàn)：探究向心力與半徑、角速度與質(zhì)量的關(guān)系（原卷版）

【必刷題型09】實(shí)驗(yàn)：探究向心力與半徑、角速度與質(zhì)量的關(guān)系1．（22-23高一下·廣東韶關(guān)·期末）某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力大小與哪些因素有關(guān)。

（1）在探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系時(shí)我們主要用到了物理學(xué)中的；A．理想實(shí)驗(yàn)法

B．等效替代法

C．控制變量法

D．演繹法（2）若兩個(gè)鋼球的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑相等，圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出A、C位置兩鋼球所受向心力的比值為，則塔輪1和塔輪2轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為。（3）利用此裝置探究向心力與角速度之間的關(guān)系，某同學(xué)測(cè)出數(shù)據(jù)后作圖，為了能簡(jiǎn)單明了地觀察出向心力與角速度的關(guān)系，最適合做的圖像是。A．

B．

C．

D．2．（22-23高一下·安徽蕪湖·期末）在“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中，所用向心力演示器如圖（a）所示，待選小球是質(zhì)量均為2m的球1、球2和質(zhì)量為m的球3，標(biāo)尺1和2可以顯示出兩球所受向心力的大小。圖（b）是演示器部分原理示意圖，其中皮帶輪①、④的半徑相同，輪②的半徑是輪①的1.6倍，輪③的半徑是輪①的2倍，輪⑤的半徑是輪④的0.8倍，輪⑥的半徑是輪④的0.5倍；兩轉(zhuǎn)臂上黑白格的長(zhǎng)度相等；A、B、C為三根固定在轉(zhuǎn)臂上的擋板可與轉(zhuǎn)臂上做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)球產(chǎn)生擠壓，從而提供向心力。

（1）皮帶與不同半徑的塔輪相連，主要是為了使兩小球具有不同的。A．轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r

B．線速度v

C．角速度ω

D．加速度a（2）若將球1、2分別放在擋板B、C位置，將皮帶與輪①和輪④相連則是在研究向心力的大小F與的關(guān)系。A．轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r

B．質(zhì)量m

C．角速度ω

D．線速度v（3）若將球1、3分別放在擋板B、C位置，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)標(biāo)尺1和標(biāo)尺2示數(shù)的比值為1:4，則可判斷與皮帶連接的變速塔輪為。A．①和④

B．②和⑤

C．③和⑥

D．③和④3．（22-23高一下·廣東江門·期末）某同學(xué)利用圖中所示的DIS向心力實(shí)驗(yàn)器來(lái)探究圓周運(yùn)動(dòng)向心力的影響因素。

①圓柱體和另一端的擋光桿隨水平旋臂繞轉(zhuǎn)軸一起做圓周運(yùn)動(dòng)，通過繩子連接力傳感器測(cè)量圓柱體受到的向心力；②測(cè)得圓柱體到轉(zhuǎn)軸的距離為，擋光桿到轉(zhuǎn)軸的距離為，擋光桿的擋光寬度為，擋光桿經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間；③保持圓柱體的質(zhì)量和半徑不變，改變轉(zhuǎn)速重復(fù)步驟①②，得到多組和的數(shù)據(jù)，研究與圓柱體線速度的關(guān)系。（1）擋光桿的角速度，圓妵體的線速度（用所測(cè)物理量符號(hào)表示）。（2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：11.522.530.8823.55.57.9

如圖甲、乙所示是根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的、圖像，那么保持圓柱體質(zhì)量和半徑一定時(shí)研究與的關(guān)系，為方便研究，應(yīng)使用的圖像是。（3）上述圖像是保持時(shí)得到的，由圖像可得圓柱體的質(zhì)量為（保留兩位有效數(shù)字）。4．（22-23高一下·廣東深圳·期末）用如圖甲所示的向心力實(shí)驗(yàn)器，探究物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小與角速度的關(guān)系。

壓力傳感器固定在水平轉(zhuǎn)臂上，離轉(zhuǎn)軸的距離可調(diào)，砝碼緊靠傳感器放置。通過壓力傳感器測(cè)量砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)所受向心力F的大小。較細(xì)的擋光桿固定在離轉(zhuǎn)軸水平距離為r的轉(zhuǎn)臂的另一端。光電門與壓力傳感器同步采集數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙傳輸。（1）調(diào)節(jié)傳感器位置，撥動(dòng)轉(zhuǎn)臂使之轉(zhuǎn)動(dòng)。擋光桿寬度為d，某次經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間為，則此時(shí)擋光桿的線速度大小為，砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小為。（用d、r、表示）（2）計(jì)算機(jī)利用數(shù)據(jù)采集器生成的F、數(shù)據(jù)圖如圖乙。對(duì)圖像進(jìn)行處理，可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)砝碼質(zhì)量和圓周運(yùn)動(dòng)半徑一定時(shí)，。

5．（22-23高一下·浙江金華·期末）某同學(xué)利用如圖甲所示的向心力演示器探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F與小球質(zhì)量m、運(yùn)動(dòng)半徑r和角速度ω之間的關(guān)系。左右塔輪自上而下有三層，每層半徑之比由上至下分別是1∶1，2∶1和3∶1（如圖乙所示），它們通過不打滑的傳動(dòng)皮帶連接，并可通過改變傳動(dòng)皮帶所處的層來(lái)改變左右塔輪的角速度之比。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將兩個(gè)小球分別放在短槽的C處和長(zhǎng)槽的A（或B）處，A、C分別到左右塔輪中心的距離相等，B到左塔輪中心的距離是A到左塔輪中心距離的2倍，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨塔輪一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格的格子數(shù)顯示出兩個(gè)小球所受向心力的大小。

（1）本實(shí)驗(yàn)采用的主要實(shí)驗(yàn)方法為；A．控制變量法

B．等效替代法

C．理想實(shí)驗(yàn)法（2）若傳動(dòng)皮帶套在塔輪第二層，則塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、C兩處的角速度之比為；（3）在另一次實(shí)驗(yàn)中，小吳同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置。傳動(dòng)皮帶位于第一層，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比為；（4）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到如下表格中的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)小球質(zhì)量之比半徑之比角速度之比向心力大小之比（標(biāo)尺格子數(shù)之比）11∶11∶11∶11∶121∶11∶11∶21∶431∶11∶11∶31∶9根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：。6．（23-24高一上·重慶渝中·期末）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置探究向心力大小的相關(guān)影響因素。光滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上，一激光器置于水平直桿上方，發(fā)出的激光能被正下方的接收器接收并記錄（實(shí)驗(yàn)中控制細(xì)線長(zhǎng)度使得激光只能被水平直桿遮擋），通過連接計(jì)算機(jī)可顯示所接收激光的光照強(qiáng)度隨時(shí)間的變化信息，水平直桿的右側(cè)套上質(zhì)量為m的滑塊，用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器相接，細(xì)線處于水平伸直狀態(tài)，拉力大小可由力傳感器測(cè)得。

（1）為探究向心力大小與半徑的關(guān)系，應(yīng)保持轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和不變；（2）某次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示接收器所接收激光的光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化的信息如圖乙所示，若此時(shí)細(xì)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.2m，滑塊的質(zhì)量m＝0.1kg，不計(jì)滑塊體積，則力傳感器的示數(shù)應(yīng)為N（保留三位有效數(shù)字，取9.86）；（3）改變細(xì)線的長(zhǎng)度L，以對(duì)應(yīng)力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，細(xì)線長(zhǎng)度L為橫坐標(biāo)，繪制出向心力隨半徑變化的圖像為一條傾斜的直線，若增加轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，則圖線的斜率會(huì)（填“變大”、“變小”或“保持不變”）。7．（23-24高一上·河北石家莊·期末）如圖甲是“探究向心力大小F與質(zhì)量m、半徑r、角速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，改變電動(dòng)機(jī)的電壓可以改變轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速：質(zhì)量為m的金屬塊放在轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬塊到轉(zhuǎn)軸的水平距離為r，用一輕質(zhì)細(xì)線繞過固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中心的光滑小滑輪與力傳感器連接，可直接測(cè)量向心力的大小F；轉(zhuǎn)臺(tái)一端下方固定擋光寬度為d的擋光桿，擋光桿經(jīng)過光電門時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄其擋光時(shí)間。金屬塊與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的摩擦力忽略不計(jì)。（1）某同學(xué)測(cè)出擋光桿到轉(zhuǎn)軸的水平距離為R，轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)擋光桿經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間為，轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度的表達(dá)式為（用題目中所給物理量的字母表示）。（2）該同學(xué)為了探究向心力大小F與角速度的關(guān)系，需要控制和兩個(gè)量保持不變；多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄了一系列力與對(duì)應(yīng)角速度的數(shù)據(jù)，作出圖像如圖乙所示，若已知金屬塊質(zhì)量，則金屬塊到轉(zhuǎn)軸的水平距離m。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）8．（22-23高一下·云南曲靖·期末）某物理興趣小組利用傳感器進(jìn)行“探究向心力大小F與半徑r、角速度ω、質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，裝置中水平光滑直桿能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將滑塊套在水平直桿上，用細(xì)線將滑塊與固定的力傳感器連接。當(dāng)滑塊隨水平光滑直桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線的拉力提供滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。拉力的大小可以通過力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過角速度傳感器測(cè)得。

（1）小組同學(xué)先讓一個(gè)滑塊做半徑r為0.20m的圓周運(yùn)動(dòng)。得到圖乙中②圖線。然后保持滑塊質(zhì)量不變。再將運(yùn)動(dòng)的半徑r分別調(diào)整為0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐標(biāo)系中又分別得到圖乙中⑤、④、③、①四條圖線。（2）本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)探究方法與下列哪些實(shí)驗(yàn)是相同的。A．探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B．探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律C．探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系（3）對(duì)②圖線的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得了F﹣x圖像，如圖丙所示，該圖像是一條過原點(diǎn)的直線，則圖像橫坐標(biāo)x代表的是。（用半徑r、角速度ω、質(zhì)量m表示其中一個(gè)或幾個(gè)表示）（4）對(duì)5條F﹣ω圖線進(jìn)行比較分析，做F﹣r圖像，得到一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，則該直線的斜率為。（用半徑r、角速度ω、質(zhì)量m表示其中一個(gè)或幾個(gè)表示）。9．（22-23高一下·浙江金華·期末）某班級(jí)同學(xué)在做探究向心力大小的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)時(shí)：第一小組采用甲圖所示的裝置進(jìn)行探究，兩個(gè)變速塔輪通過皮帶連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)鋼球所受向心力的比值。第二小組采用乙圖所示的裝置進(jìn)行探究，滑塊套在水平桿上，隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，力傳感器通過一細(xì)繩連接滑塊，用來(lái)測(cè)量向心力F的大小。滑塊上固定一遮光片，寬度為d，光電門可以記錄遮光片通過的時(shí)間，測(cè)得旋轉(zhuǎn)半徑為r。滑塊隨桿勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過光電門一次，通過力傳感器和光電門就同時(shí)獲得一組向心力F和角速度的數(shù)據(jù)。

（1）下列實(shí)驗(yàn)中與這兩組同學(xué)采用的科學(xué)方法不同是。A．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系B．探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律（2）第二組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，以F為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，可在坐標(biāo)紙中描出數(shù)據(jù)點(diǎn)作一條如圖丙所示直線，圖線斜率為k，則滑塊的質(zhì)量為（用k、r、d表示）。10．（22-23高一下·山東淄博·期末）如圖甲所示是探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的向心力大小與角速度大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。力傳感器測(cè)量向心力大小，角速度傳感器測(cè)量圓柱體的角速度大小。（1）某同學(xué)為了探究向心力大小與角速度大小的關(guān)系，需要控制做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓柱體和兩個(gè)物理量保持不變；（2）改變角速度大小，多次測(cè)量，該同學(xué)測(cè)出了五組、數(shù)據(jù)，如下表所示：1.01.52.02.53.00.400.901.602.503.60

①答題卡的坐標(biāo)紙上已標(biāo)出3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的坐標(biāo)紙上標(biāo)出另外2組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出圖線；②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑，由作出的的圖線可得圓柱體的質(zhì)量。（保留兩位有效數(shù)字）11．（22-23高一下·四川瀘州·期末）某實(shí)驗(yàn)小組用智能手機(jī)phyphox軟件測(cè)量加速度，如圖甲所示，將手機(jī)（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，固定手機(jī)，手機(jī)上裝載的phyphox軟件配合手機(jī)內(nèi)的陀螺儀可直接測(cè)得手機(jī)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和向心加速度a，得到了如圖乙所示的圖像，已知手機(jī)離轉(zhuǎn)軸的距離為r。

（1）僅由圖乙中的曲線可以得到的結(jié)論是：半徑一定時(shí)，增大運(yùn)動(dòng)的角速度，向心加速度；（選填“增大”、“減小”、“不變”）（2）半徑一定時(shí)，為了直觀研究向心加速度和角速度的定量關(guān)系，得到如圖丙所示的過原點(diǎn)的直線，該組同學(xué)需要把橫坐標(biāo)改為（選填“”“”或“”）（3）若保持角速度不變，改變半徑r，根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，處理數(shù)據(jù)后得到圖像，直線斜率為k，則手機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度。12．（22-23高一下·河南南陽(yáng)·期末）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”。在電動(dòng)機(jī)控制下，懸臂可繞軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在懸臂的轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)無(wú)線力傳感器測(cè)量向心力；水平連桿的一端與無(wú)線力傳感器相連，連桿上可固定砝碼，砝碼與懸臂一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；無(wú)線光電門傳感器安裝在懸臂的一端，擋光片固定在支架上可得到懸臂旋轉(zhuǎn)的角速度，砝碼的運(yùn)動(dòng)半徑可由懸臂上的刻度讀出。本實(shí)驗(yàn)采用“控制變量法”進(jìn)行以下三組不同實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)過程中，需要把測(cè)量向心力與砝碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)記錄在表中，本次實(shí)驗(yàn)中要保持相同（填選項(xiàng)序號(hào)）。A．ω和rB．ω和mC．m和rD．m和F（2）實(shí)驗(yàn)二：在研究向心力F與砝碼的運(yùn)動(dòng)半徑r的關(guān)系時(shí)，砝碼的運(yùn)動(dòng)半徑調(diào)節(jié)得越大，砝碼的線速度（選填“越大”、“越小”或“不變”）。（3）實(shí)驗(yàn)三：從懸臂上讀出擋光片到轉(zhuǎn)軸距離為R，擋光片的寬度為d，測(cè)出光電門通過擋光片的時(shí)間為t，則懸臂旋轉(zhuǎn)的角速度表達(dá)式為ω=，保持質(zhì)量m和砝碼的運(yùn)動(dòng)半徑r不變，研究向心力F與角速度ω的關(guān)系，記錄5組數(shù)據(jù)后，在坐標(biāo)紙中描繪數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合一條直線，則下列圖像可能正確的是（填選項(xiàng)序號(hào)）。

13．（23-24高一下·陜西咸陽(yáng)·階段練習(xí)）用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。在有機(jī)玻璃支架上固定一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)半徑為r的塑料圓盤，圓盤中心正下方用細(xì)線接一個(gè)重錘，圓盤邊沿連接一細(xì)繩，細(xì)繩另一端連接一個(gè)小球，激光筆1始終豎直，激光筆2始終水平且激光筆2發(fā)出的激光恰好穿過連接重錘的細(xì)線。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。實(shí)驗(yàn)操作如下：①利用天平測(cè)量小球的質(zhì)量為m；②閉合電源開關(guān)，穩(wěn)定后小球做如圖所示的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)激光筆2的高度和激光筆1的位置，讓兩束激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺測(cè)激光筆1到連接細(xì)線的重錘的距離（小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R），用刻度尺測(cè)激光筆2到圓盤的豎直距離（球心到塑料圓盤的高度h）；③當(dāng)小球第一次到達(dá)B點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，并記為第1次，記錄小球第n次到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)間為t；④切斷電源，整理器材。(1)小球運(yùn)動(dòng)的周期的表達(dá)式為，根據(jù)向心力的表達(dá)式，可得小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的表達(dá)式F1=。（用題中所給的字母表示）(2)根據(jù)受力分析，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合力的表達(dá)式F2=。（用題中所給的字母表示）在誤差允許的范圍內(nèi)，若F1=F2，證明向心力的表達(dá)式是正確的。(3)若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小，則激光筆1應(yīng)該（選填“左移”“右移”或“不動(dòng)”），激光筆2應(yīng)該（選填“上移”“下移”或“不動(dòng)”）。14．（23-24高一上·河北唐山·期末）如圖所示，某物理興趣小組驗(yàn)證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按照?qǐng)D示安裝儀器，輕質(zhì)細(xì)線上端固定在力的傳感器上，下端懸掛一小鋼球。小鋼球靜止時(shí)剛好位于光電門中央；②將小鋼球懸掛靜止不動(dòng)，此時(shí)力的傳感器示數(shù)為F1，用米尺量出細(xì)線長(zhǎng)L；③將小鋼球拉到適當(dāng)高度處且細(xì)線拉直，靜止釋放小鋼球，光電計(jì)時(shí)器記錄小鋼球遮光時(shí)間t，力的傳感器示數(shù)最大值為F；④改變小鋼球的釋放位置，重復(fù)上述過程：已知小鋼球的直徑是d，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請(qǐng)用上述測(cè)得的物理量表示；（1）小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)瞬時(shí)速度表達(dá)式為。A．

B．

C．

D．（2）小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所受合力的表達(dá)式為。A．F－F1

B．F＋F1

C．F1

D．F（3）小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所需向心力的表達(dá)式為。A．

B．

C．

D．（4）處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，在誤差允許的范圍內(nèi)，小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所需向心力和所受合力的關(guān)系為（填“相等”或“不相等”），則能驗(yàn)證向心力與線速度大小的關(guān)系。（5）本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源（選填“擺長(zhǎng)測(cè)量”或“空氣阻力”）15．（23-24高一下·浙江溫州·期中）宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體對(duì)支持面幾乎沒有壓力，所以在這種環(huán)境中已無(wú)法用天平稱量物體的質(zhì)量。假設(shè)某同學(xué)在這種環(huán)境中設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置（圖中O為光滑的小孔）來(lái)間接測(cè)量物體的質(zhì)量：給待測(cè)量物體一個(gè)初速度，使它在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)航天器中備有必要的基本測(cè)量工具。(1)物體與桌面間的摩擦力忽略不計(jì)。（選填“可以”或“不可以”）；(2)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力數(shù)值上等于。（選填“A．彈簧秤的拉力”或“B．物體的重力”，選填字母“A”或“B”）(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量的物理量是：圓周運(yùn)動(dòng)的周期T、彈簧秤示數(shù)F、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，則待測(cè)物體質(zhì)量的表達(dá)式為m=。16．（23-24高一下·廣東廣州·期中）物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究小組用步進(jìn)電機(jī)、圓盤、小物塊、手機(jī)等制作了圓周運(yùn)動(dòng)綜合探究平臺(tái)，探究圓周運(yùn)動(dòng)中向心力、向心加速度等各個(gè)物理量之間的關(guān)系：(1)手機(jī)內(nèi)部自帶加速度傳感器，可測(cè)量向心加速度大小與方向，規(guī)定x、y、z三個(gè)方向的正方向如圖所示．某同學(xué)站在轉(zhuǎn)臺(tái)上將手水平伸直，以不同朝向拿著手機(jī)，如圖以自己身體為軸旋轉(zhuǎn)，某段時(shí)間內(nèi)測(cè)得y軸方向加速度時(shí)間圖像如圖，x、z軸方向加速度為零，則她可以是（填選項(xiàng)前的字母）。A．將手機(jī)豎起，手機(jī)屏幕正對(duì)自己旋轉(zhuǎn)B．手機(jī)平放在手掌上，屏幕朝上，讓底邊對(duì)著自己旋轉(zhuǎn)C．手機(jī)平放在手掌上，屏幕朝上，讓側(cè)邊對(duì)著自己旋轉(zhuǎn)(2)該同學(xué)如圖將手機(jī)沿徑向平放固定在圓盤上，底邊正對(duì)圓盤轉(zhuǎn)軸，讓步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)圓盤旋轉(zhuǎn)，手機(jī)的加速度、角速度等值可通過手機(jī)appphyphox讀取，即可探究影響向心加速度的因素。手機(jī)與圓盤始終相對(duì)靜止。加速度傳感器位于手機(jī)中某一位置。①實(shí)驗(yàn)中保持圓盤轉(zhuǎn)速恒定，不斷改變手機(jī)底邊到轉(zhuǎn)軸的距離r，并通過加速度傳感器讀取加速大小an。若要探究向心加速度與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的的關(guān)系可做以下哪種關(guān)系圖像A．a(chǎn)n－r

B．a(chǎn)n－r2

C．a(chǎn)n－

D．a(chǎn)n－該圖像是否過坐標(biāo)原點(diǎn)(填“是”或“否”)，原因是②為了測(cè)加速度傳感器在手機(jī)中位置，可通過電機(jī)使手機(jī)以不同角速度繞軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由的圖像獲得斜率為k（使用國(guó)際單位），再用刻度尺測(cè)量手機(jī)底邊到轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度d，如圖，則d=m，手機(jī)內(nèi)部加速度傳感器到手機(jī)底邊的長(zhǎng)度為（用k，d表示）。(3)若實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為手機(jī)繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得手機(jī)的質(zhì)量m，周期為T，手機(jī)視為質(zhì)點(diǎn)，手機(jī)到轉(zhuǎn)軸的距離為r，可求得向心力Fn=（用題目所給的物理量表述）。17．（23-24高一下·湖北·期中）如圖（a）所示，某同學(xué)為了比較不同物體（質(zhì)量分布均勻）與轉(zhuǎn)盤間動(dòng)摩擦因數(shù)的大小設(shè)計(jì)了該裝置，將固定于轉(zhuǎn)軸上的角速度傳感器和力傳感器與電腦連接，通過一不可伸長(zhǎng)的細(xì)線連接物塊a，細(xì)線剛好拉直，物塊a隨轉(zhuǎn)盤緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，在電腦上記錄力傳感器示數(shù)F和角速度傳感器示數(shù)ω。換用形狀和大小相同但材料不同的物塊b重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到物塊a、b的圖線如圖（b）所示。(1)物塊沒有被看做質(zhì)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（選填“有”或“沒有”）影響；(2)物塊a、b的質(zhì)量之比為；(3)物塊a、b與轉(zhuǎn)盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)之比為。18．（2024·吉林·模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究向心力與速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。半徑均為R的半圓軌道AB和四分之一圓弧軌道CD固定在豎直面內(nèi)，過CD部分最高點(diǎn)D的切線水平，A、C、B在同一水平面上，在D點(diǎn)固定一個(gè)力傳感器，D點(diǎn)在地面的投影為O，從A點(diǎn)正上方P點(diǎn)處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球沿軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)并從D點(diǎn)水平拋出，落地點(diǎn)在Q點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）。（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求，下列說(shuō)法正確的是。A．圓弧軌道越光滑越好B．應(yīng)選用密度大、體積小的小球C．P點(diǎn)位置比D點(diǎn)高即可D．為了使力傳感器的示數(shù)大些，應(yīng)選用質(zhì)量小些的球（2）若實(shí)驗(yàn)記錄力傳感器的示數(shù)為F，小球落地點(diǎn)Q到O點(diǎn)的距離為x，改變P點(diǎn)位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組F、x，作F—x2圖像，如果圖像是一條傾斜的直線，當(dāng)圖像與縱軸的截距為、圖像的斜率為時(shí)（用已知量m、R、g表示），則說(shuō)明向心力與速度平方成正比。19．（22-23高一下·安徽·期中）用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證向心力公式。實(shí)驗(yàn)小組查得：在忽略空氣阻力時(shí)，無(wú)論小球質(zhì)量如何，無(wú)初速度釋放擺線所系小球，只要小球下落高度差相同，則到達(dá)最底部的速度大小相等?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)小組用輕質(zhì)細(xì)線系一個(gè)小球，細(xì)線的另一端系在拉力傳感器上，將小球拉到細(xì)線伸直，然后從較高處無(wú)初速度釋放小球，拉力傳感器記錄細(xì)線拉力，并傳送給電腦繪出拉力圖線。重力加速度為g=10m/s2，小球可看做質(zhì)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A．測(cè)出小球質(zhì)量mB．測(cè)出細(xì)線長(zhǎng)度LC．將小球拉到細(xì)線水平伸直，然后無(wú)初速度釋放小球，記錄傳感器拉力F并繪制圖線D．更換不同質(zhì)量小球?qū)嶒?yàn)E．輸出拉力F與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0圖像如圖3F．將小球拉到細(xì)線伸直，小球無(wú)初速度