（北京專用）2020版高考物理總復習 第四章 第6講 實驗：探究影響向心力大小的因素精練（含解析）

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1、第6講　實驗:探究影響向心力大小的因素 A組　基礎(chǔ)鞏固 1.甲、乙兩物體都做勻速圓周運動,其質(zhì)量之比為1∶2,轉(zhuǎn)動半徑之比為1∶2,在相同時間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過4周,乙轉(zhuǎn)過3周。則它們的向心力之比為(　　) A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 答案　C　由題意知,兩物體的角速度之比為4∶3,因為F向=mω2r,所以兩物體向心力之比為4∶9,選項C正確。 2.(多選)如圖所示為P、Q兩物體做勻速圓周運動的向心加速度an的大小隨半徑r變化的圖像,其中P為雙曲線的一個分支,可知(　　) A.P物體運動的線速度大小不變 B.P物體運動的角速度不變 C.Q物體運動的角速度不變

2、D.Q物體運動的線速度大小不變 答案　AC　由an=v2r知,做勻速圓周運動的物體線速度大小不變時,向心加速度與半徑成反比,故A正確,B錯誤;由an=ω2r知,角速度不變時,向心加速度與半徑成正比,故C正確,D錯誤。 3.在“探究影響向心力大小的因素”的實驗中, (1)我們主要使用的實驗方法是　　　　。? (2)若要研究向心力和角速度之間的關(guān)系,我們應保持　　　　和　　　　不變。? (3)如果某做圓周運動的物體質(zhì)量之比是1∶2,半徑之比是2∶1,角速度之比是1∶2,則向心力之比是　　　　。? 答案　(1)控制變量法　(2)質(zhì)量　半徑(可交換順序) (3)1∶4 解析　在研究物體

3、的“探究影響向心力大小的因素”四個物理量的關(guān)系時,由于變量較多,因此采用了“控制變量法”進行研究,分別控制一個物理量不變,看另外兩個物理量之間的關(guān)系。 根據(jù)向心力表達式F=mω2r 所以F1F2=m1m2·ω1ω22·r1r2=12×122×21=14 4.在探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實驗中。 (1)在探究向心力的大小F與角速度ω的關(guān)系時,要保持　　　　相同。? 　　A.ω和r B.ω和m C.m和r D.m和F (2)本實驗采用的實驗方法是　　　　。? A.累積法 B.控制變量法 C.微元法 D.放大法 (3)通過本實驗可以

4、得到的正確結(jié)果是　　　　。? A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比 B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比 C.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比 D.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比 答案　(1)C　(2)B　(3)D 解析　(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時,需先控制某些量不變,研究另外兩個物理量的關(guān)系,所以,在探究向心力的大小F與角速度ω的關(guān)系時,要保持小球的質(zhì)量與運動的半徑相同,故選C。 (2)在實驗時需先控制某些量不變,研究另外兩個物理量的關(guān)系,該方法為控

5、制變量法,故選B。 (3)根據(jù)向心力的公式F向=mω2r,在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度平方成正比,故A錯誤;根據(jù)向心力的公式F向=mω2r,在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小的平方成正比,故B錯誤;根據(jù)向心力的公式F向=mω2r,在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成正比,故C錯誤;根據(jù)向心力的公式F向=mω2r,在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比,故D正確。 B組　綜合提能 1.在“探究影響向心力大小的因素”的實驗中。 (1)如圖所示,A、B兩小球都為鋼球,是在研究向心力的大小F與　　　　的關(guān)系。? 　　A.質(zhì)量m

6、 B.半徑r C.角速度ω (2)若圖中標尺上黑白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1∶4,由圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速輪塔相對應的半徑之比為　　　　。? A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1 答案　(1)C　(2)B 解析　(1)由圖可知,圖中兩球的質(zhì)量相同,轉(zhuǎn)動的半徑相同,則研究的是向心力與角速度的關(guān)系,故A、B錯誤,C正確; (2)根據(jù)F=mω2r,兩球的向心力之比為1∶4,半徑和質(zhì)量相等,則轉(zhuǎn)動的角速度之比為1∶2,因為靠皮帶傳動,變速輪塔的線速度大小相等,根據(jù)v=rω,知與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為2∶1,故B正確,A、C、D錯誤。

7、 2.在“探究影響向心力大小的因素”的實驗中,借助專用實驗裝置,保持m、ω、r任意兩個量不變,研究小球做圓周運動所需的向心力F與其中一個量之間的關(guān)系,這種實驗方法叫做　　　　法。要研究向心力與半徑的關(guān)系,應采用下列三個圖中的　　　　圖 ;要研究向心力與角速度之間的關(guān)系,應采用下列三個圖中的　　　　圖。? 答案　控制變量　丙　乙 解析　保持m、ω、r任意兩個量不變,研究小球做圓運動所需的向心力F與其中一個量之間的關(guān)系,這種實驗方法叫做控制變量法。要研究向心力與半徑的關(guān)系,要保持小球的質(zhì)量和角速度不變,改變半徑,可知采用圖丙。要研究向心力與角速度之間的關(guān)系,要保持半徑和小球的質(zhì)量不變,改變角速度,可知采用圖乙。 5