高中物理向心力实验题专题训练含答案.docx

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高中物理向心力实验题专题训练含答案

高中物理向心力实验题专题训练含答案

姓名：

__________班级：

__________考号：

__________

一、实验,探究题（共9题）

1、升降机内悬挂一圆锥摆，摆线为1m，小球质量为0.5kg，当升降机以2m/s2加速度匀加速上升时，摆线恰与竖直方向成θ=53°角，试求小球的转速和摆线的拉力大小？

（g=10m/s2）

2、用如图所示的装置来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ω和半径r之间的关系。

两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。

横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。

如图是探究过程中某次实验时装置的状态。

①在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______相同。

A.ω和r   B.ω和m　 C.m和r　 D.m和F

②图中所示是在研究向心力的大小F与_______的关系。

A.质量m   B.半径r　 C.角速度ω

③若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为_______。

A.1∶3　   B.3∶1　  C.1∶9    D.9∶1

3、如图所示是“用圆锥摆实验验证向心力公式”的实验，细线下悬挂了一个质量为m的小钢球，细线上端固定在O点。

将画有几个同心圆的白纸至于水平桌面上，使小钢球静止时（细线张紧）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。

（当地的重力加速度为g）。

（1）用秒表记录小钢球运动n圈的时间t，从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周期T=_________；

（2）再通过纸上的圆，测出小钢球的做匀速圆周运动的半径R；可算出小钢球做匀速圆周运动所需的向心力F向=____________；

  （3）测量出细绳长度L，小钢球做匀速圆周运动时所受的合力F合=_______________（小钢球的直径与绳长相比可忽略）

  （4）这一实验方法简单易行，但是有几个因素可能会影响实验的成功，请写出一条：

4、在圆轨道上稳定运行的飞船内，宇航员为了验证向心力公式，设计了如图所示的装置（图中O为光滑的小孔）：

给待测物

体一个初速度，使它在水平光滑桌面上做匀速圆周运动。

该飞船内具有

基本测量工具。

（1）实验时需要测量的物理量是            。

（写出描述物理量的文字和符号）（4分）

（2）若向心力公式成立，则上述物理量的关系是：

    。

（2分）

5、某班同学在学习了向心力的公式F＝m

和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。

同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示），来感受向心力。

（1）下列说法中正确的是________。

A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变

B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大

C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变

D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大

（2）如图甲所示，绳离杯心40cm处打一结点A,80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。

操作一：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作二：

手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作三：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。

操作四：

手握绳结A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

①操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

________相同，向心力大小与________有关；

②物理学中这种实验方法叫________法。

③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：

“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？

答：

________。

6、某班同学在学习了向心力的公式F＝m

和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。

同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示），来感受向心力。

（1）下列说法中正确的是________。

A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变

B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大

C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变

D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大

（2）如图甲所示，绳离杯心40cm处打一结点A,80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。

操作一：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作二：

手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作三：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。

操作四：

手握绳结A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

①操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

________相同，向心力大小与________有关；

②物理学中这种实验方法叫________法。

③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：

“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？

答：

________。

7、某班同学在学习了向心力的公式F＝m

和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。

同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示），来感受向心力。

（1）下列说法中正确的是________。

A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变

B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大

C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变

D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大

（2）如图甲所示，绳离杯心40cm处打一结点A,80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。

操作一：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作二：

手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作三：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。

操作四：

手握绳结A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

①操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

________相同，向心力大小与________有关；

②物理学中这种实验方法叫________法。

③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：

“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？

答：

________。

8、某班同学在学习了向心力的公式F＝m

和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。

同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示），来感受向心力。

（1）下列说法中正确的是________。

A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变

B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大

C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变

D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大

（2）如图甲所示，绳离杯心40cm处打一结点A,80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。

操作一：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作二：

手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

操作三：

手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。

操作四：

手握绳结A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。

①操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

________相同，向心力大小与________有关；

②物理学中这种实验方法叫________法。

③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：

“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？

答：

________。

9、如下图1示，是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动圆动圆柱体放置在水平光滑圆盘上．力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F线速度v关系：

（1）该同学采用的实验方法为   ．

A．等效替代法 

  B．控制变量法   

 C．理想化模型法

（2）改变线速度v，多次测量，该              同学测出了五组F、v数据，如下表所示：

v/（m•s﹣1）

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

F/N

0.88

2.00

3.50

5.50

7.90

该同学对数据分析后，在图2坐标纸上描出了五个点．

①作出F﹣v2图线；            

②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F﹣v2的图线可得圆柱体的质量m=　　   kg．（保留两位有效数字）

============参考答案============

一、实验,探究题

1、解：

对小球受力分析如图所示,由题意得

在水平方向上 

竖直方向上  

由以上两式得 T=10N 

rad/s

由

 得f=0.71HZ 即转速为0.71转/秒

2、①  A（2分）；②C（2分）；③B（2分）。

3、

（1）

（2分）   

（2）

（2分） （3）

（2分）

（4）半径R比较难准确测量。

小球是否做圆周运动等合理即可给分 （2分）

4、

（1）弹簧弹力F、物体质量m、周期T、轨道半径r； 

（2）

5、

（1）BD　

（2）①角速度、半径　质量大小　②控制变量　③不正确，见解析

解析　

（1）由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r；

操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

物理学中这种实验方法叫控制变量法。

该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。

6、BD   角速度、半径   质量大小   控制变量   不正确，见解析   

【详解】

（1）由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）①根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r；

操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

②物理学中这种实验方法叫控制变量法。

③该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。

7、BD   角速度、半径   质量大小   控制变量   不正确，见解析   

【详解】

（1）由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）①根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r；

操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

②物理学中这种实验方法叫控制变量法。

③该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。

8、BD   角速度、半径   质量大小   控制变量   不正确，见解析   

【详解】

（1）由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）①根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r；

操作二与一相比较：

质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；

操作三与一相比较：

质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；

操作四与一相比较：

角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；

②物理学中这种实验方法叫控制变量法。

③该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。

9、

（1）B，（2分）  

（2）①如图所示，（3分） ②0.19（3分）

解：

（1）实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半         径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选：

B．

（2）①作出F﹣v2图线，如图所示．②根据F=

知，图线的

斜率k=

， 则有：

，代入数据解得m=0.19kg．