《2025年高考帮高中物理》

1.[实验原理与操作/2023 浙江 1 月]“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示.

(1)采用的实验方法是______.
A.控制变量法 B.等效法 C.模拟法
(2)在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动. 此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的______之比(选填“线速度大小”“角速度平方”或“周期平方”)；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值______(选填“不变”“变大”或“变小”).

答案：
(1) A
(2) 角速度平方 不变 解析
(1) 探究向心力大小的表达式时采用的实验方法是控制变量法，A 正确，BC 错误。
(2) 由向心力公式$F = m\frac{v^{2}}{R}$、$F = m\omega^{2}R$、$F = m\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}R$可知，左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的线速度平方之比、角速度平方之比或周期平方的反比；在加速转动手柄的过程，由于左右两塔轮的角速度之比不变，因此左右标尺露出红白相间等分标记的比值不变。

2.[数据处理]一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统“探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系”. 在保证重物的质量m和做圆周运动的角速度ω不变的情况下，改变重物做圆周运动的半径r，得到几组向心力F与半径r的数据，记录到表1中.
表1 向心力F与半径r的测量数据
|次数|1|2|3|4|5|
|----|----|----|----|----|----|
|半径r/mm|50|60|70|80|90|
|向心力F/N|5.46|6.55|7.64|8.74|9.83|
在保证重物的质量m和做圆周运动的半径r不变的情况下，改变重物做圆周运动的角速度ω，得到几组向心力F和角速度ω的数据，记录到表2中.
表2 向心力F与角速度ω的测量数据
|次数|1|2|3|4|5|
|----|----|----|----|----|----|
|角速度ω/(rad·s⁻¹)|6.58|9.3|11.0|14.4|21.8|
|向心力F/N|0.083|0.226|0.281|0.458|1.0807|
(1)根据上面的测量结果，分别在图甲和图乙中作出F - r图线和F - ω图线.

(2)若作出的F - ω图线不是直线，可以尝试作F - ω²图线，试在图丙中作出F - ω²图线.

(3)通过以上实验探究可知，向心力与转动半径成______，与角速度的平方成______.

答案：

(1) 
 
(2)
(3) 正比 正比 解析 在坐标系中描点作图可得$F - r$的图线为过原点的直线，则$F$与$r$成正比，$F - \omega$图线不是直线，但$F - \omega^{2}$图线为过原点的直线，则$F$与$\omega^{2}$成正比。