高中物理向心力實(shí)驗(yàn)題訓(xùn)練含答案

高中物理向心力實(shí)驗(yàn)題專題訓(xùn)練含答案

姓名：班級：考號：

一、實(shí)驗(yàn),探究題（共9題）

1、升降機(jī)內(nèi)懸掛一圓錐擺，擺線為1m,小球質(zhì)量為0.5kg,當(dāng)升降機(jī)以2m/s2加速度勻加速

上升時(shí)，擺線恰與豎直方向成夕=53°角，試求小球的轉(zhuǎn)速和擺線的拉力大??？（齊lOm/s?）

2、用如圖所示的裝置來探究小球做圓周運(yùn)動所需向心力的大小/與質(zhì)量加、角速度3和半

徑r之間的關(guān)系。兩個(gè)變速輪塔通過皮帶連接，轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速

轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運(yùn)動。橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓?/p>

反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，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。

如圖是探究過程中某次實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置的狀態(tài)。

①在研究向心力的大小夕與質(zhì)量加關(guān)系時(shí)，要保持______相同。

A.①和rB.3和mC.勿和rD.勿和F

②圖中所示是在研究向心力的大小尸與的關(guān)系。

A.質(zhì)量加B.半徑rC.角速度Q

③若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)小球所受向心力的比值為1：9,與皮帶連接的

兩個(gè)變速輪塔的半徑之比為o

A.1：3B.3：1C.1：9D.9：1

3、如圖所示是“用圓錐擺實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證向心力公式”的實(shí)驗(yàn)，細(xì)線下懸掛了一個(gè)質(zhì)量為勿的小

鋼球，細(xì)線上端固定在0點(diǎn)。將畫有幾個(gè)同心圓的白紙至于水平桌面上，使小鋼球靜止時(shí)（細(xì)

線張緊）位于同心圓。用手帶動小鋼球，使小鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，隨即手與球

分離。（當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間）。

（1）用秒表記錄小鋼球運(yùn)動〃圈的時(shí)間人從而測出此時(shí)鋼球做勻速圓周運(yùn)動的周期

佇;

（2）再通過紙上的圓，測出小鋼球的做勻速圓周運(yùn)動的半徑R；可算出小鋼球做勻速圓周

運(yùn)動所需的向心力戶向=;

（3）測量出細(xì)繩長度￡，小鋼球做勻速圓周運(yùn)動時(shí)所受的合力F行（小

鋼球的直徑與繩長相比可忽略）

（4）這一實(shí)驗(yàn)方法簡單易行，但是有幾個(gè)因素可能會影響實(shí)驗(yàn)的成功，請寫出一

條：________

4、在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的飛船內(nèi)，宇航員為了驗(yàn)證向心力公式，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置（圖

中。為光滑的小孔）：給待測物

體一個(gè)初速度，使它在水平光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動。該飛船內(nèi)具有

基本測量工具。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量的物理量是。

（寫出描述物理量的文字和符號）（4分）

（2）若向心力公式成立，則上述物理量的關(guān)系是：。（2分）

V2

5、某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式F=m丁和F=m32r后，分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究向心

力。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(如

圖乙所示)，來感受向心力。

(1)下列說法中正確的是

A.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力不變

B.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力增大

C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力不變

D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力增大

(2)如圖甲所示，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)A,80cm處打一結(jié)點(diǎn)R,學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用

手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

操作一:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作二:手握繩結(jié)B,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作三:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動兩周，體會向心力的大小。

操作四:手握繩結(jié)A,再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，休會向心力

的大小。

①操作二與一相比較:質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān);

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān);

操作四與一相比較:相同，向心力大小與有關(guān);

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫法。

③小組總結(jié)階段，在空中甩動紙杯的同學(xué)談感受時(shí)說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓

心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣"，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？答:

*

6、某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式公勿丁和—勿）/后，分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究向心

力。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯（杯中有30mL的水）在空中甩動，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動（如

圖乙所示），來感受向心力。

（1）下列說法中正確的是

A.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力不變

B.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力增大

C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力不變

D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力增大

（2）如圖甲所示，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)480cm處打一結(jié)點(diǎn)后學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用

手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

操作一：手握繩結(jié)力，使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作二：手握繩結(jié)區(qū)使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作三：手握繩結(jié)力，使杯在水平方向每秒運(yùn)動兩周，體會向心力的大小。

操作四：手握繩結(jié)4再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，休會向心力

的大小。

①操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān)；

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；

操作四與一相比較：________相同，向心力大小與________有關(guān)；

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫法。

③小組總結(jié)階段，在空中甩動紙杯的同學(xué)談感受時(shí)說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓

心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣"，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？答:

*

7、某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式F=mJ和F=m32r后，分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究向心

力。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(如

圖乙所示)，來感受向心力。

(1)下列說法中正確的是

A.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力不變

B.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力增大

C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力不變

D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力增大

(2)如圖甲所示，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)A,80cm處打一結(jié)點(diǎn)R,學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用

手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

操作一:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作二:手握繩結(jié)B,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作三:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動兩周，體會向心力的大小。

操作四:手握繩結(jié)A,再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，休會向心力

的大小。

①操作二與一相比較:質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān);

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān);

操作四與一相比較:相同，向心力大小與有關(guān);

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫法。

③小組總結(jié)階段，在空中甩動紙杯的同學(xué)談感受時(shí)說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓

心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣"，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？答:

*

8、某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式F=mJ和F=m32r后，分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究向心

力。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(如

圖乙所示)，來感受向心力。

(1)下列說法中正確的是

A.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力不變

B.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力增大

C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力不變

D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力增大

(2)如圖甲所示，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)A,80cm處打一結(jié)點(diǎn)R,學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用

手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

操作一:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作二:手握繩結(jié)B,使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，體會向心力的大小。

操作三:手握繩結(jié)A,使杯在水平方向每秒運(yùn)動兩周，體會向心力的大小。

操作四:手握繩結(jié)A,再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動一周，休會向心力

的大小。

①操作二與一相比較:質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān);

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān);

操作四與一相比較:相同，向心力大小與有關(guān);

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫法。

③小組總結(jié)階段，在空中甩動紙杯的同學(xué)談感受時(shí)說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓

心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣"，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？答:

9、如下圖1示，是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的

實(shí)驗(yàn)裝置，做勻速圓周運(yùn)動圓動圓柱體放置在水平光滑圓盤上.力傳感器測量向心力F,速

度傳感器測量圓柱體的線速度v,該同學(xué)通過保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動半徑不變，來探究向心

力F線速度v關(guān)系：

（1）該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為

圖1

A.等效替代法

B.控制變量法

C.理想化模型法

（2）改變線速度v,多次測量，該同學(xué)測出了五組F、v數(shù)

據(jù)，如下表所示：

|v/(mes'1)1.01.52.02.53.0

F/N0.882.003.505.507.90

該同學(xué)對數(shù)據(jù)分析后，在圖2坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn).

①作出F-v?圖線；

②若圓柱體運(yùn)動半徑r=0.2m,由作出的F-vz的圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=kg.（保

留兩位有效數(shù)字）

---------------------^產(chǎn)J-------------------------

一、實(shí)驗(yàn),探究題

1、解：對小球受力分析如圖所示，由題意得

在水平方向上必拓9二口.涼

豎直方向上T2G36-擰逡二網(wǎng)a

由以上兩式得片ION&=2j5］、ad/s

由a-得10.71Hz艮1轉(zhuǎn)速為0.71轉(zhuǎn)/秒

2、①A（2分）；②C（2分）；③B（2分）。

T_￡4滋或%”左冽修_一

3、（1）’7（2分）（2）~~（2分）（3），?一屈（2分）

（4）半徑R比較難準(zhǔn)確測量。小球是否做圓周運(yùn)動等合理即可給分（2分）

F=m———

廣

4、（1）彈簧彈力F、物體質(zhì)量m、周期T、軌道半徑r；（2）

5、（1）BD（2）①角速度、半徑質(zhì)量大?、诳刂谱兞竣鄄徽_，見解析

解析（1）由題意知，根據(jù)向心力公式F向=0132-結(jié)合牛頓第三定律，有丁拉=m32門保持

質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故A錯誤，B正確；保

持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故C錯誤，D正確。

（2）根據(jù)向心力公式F向=小32「，結(jié)合牛頓第三定律，則有T拉=m3、；

操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān)；

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；

操作四與一相比較：角速度、半徑相同，向心力大小與質(zhì)量大小有關(guān)；

物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫控制變量法。

該同學(xué)受力分析的對象是自己的手，但實(shí)驗(yàn)中受力分析的對象是紙杯，繩的拉力提供紙杯做

圓周運(yùn)動的向心力，方向指向圓心，繩對手的拉力與“向心力”大小相等，方向相反，背離

圓心，故該同學(xué)的說法不正確。

6、BD角速度、半徑質(zhì)量大小控制變量不正確，見解析

【詳解】

2

（1）由題意知，根據(jù)向心力公式/向=勿3>,結(jié)合牛頓第三定律，有Ti：1=m（^r；保持質(zhì)量、

繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故A錯誤，B正確；保持質(zhì)量、

角速度不變，增大繩長，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故C錯誤，D正確。

（2）①根據(jù)向心力公式/=/32人結(jié)合牛頓第三定律，貝IJ有7拉=卬3工

操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān)；

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；

操作四與一相比較：角速度、半徑相同，向心力大小與質(zhì)量大小有關(guān)；

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫控制變量法。

③該同學(xué)受力分析的對象是自己的手，但實(shí)驗(yàn)中受力分析的對象是紙杯，繩的拉力提供紙杯

做圓周運(yùn)動的向心力，方向指向圓心，繩對手的拉力與“向心力”大小相等，方向相反，背

離圓心，故該同學(xué)的說法不正確。

7、BD角速度、半徑質(zhì)量大小控制變量不正確，見解析

【詳解】

（1）由題意知，根據(jù)向心力公式F向=0132-結(jié)合牛頓第三定律，有T拉=0132口保持質(zhì)量、

繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故A錯誤，B正確；保持質(zhì)量、

角速度不變.增大繩長.根據(jù)公式可知.繩對手的拉力將增大，故C錯誤，口不確。

（2）①根據(jù)向心力公式F向=田32"結(jié)合牛頓第三定律，貝IJ有