Question

【題目】如圖所示，是探究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系的實驗裝置圖，轉動手柄1，可使變速輪塔2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動．皮帶分別套在輪塔2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內的小球6、7分別以不同的角速度做勻速圓周運動．小球做圓周運動的向心力由橫臂8的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過橫臂8的杠桿作用使彈簧測力筒9下降，從而露出標尺10，標尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值．那么：

（1）現將兩小球分別放在兩邊的槽內，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，下列說法中正確的是__________

A．在小球運動半徑相等的情況下，用質量相同的小球做實驗

B．在小球運動半徑相等的情況下，用質量不同的小球做實驗

C．在小球運動半徑不等的情況下，用質量不同的小球做實驗

D．在小球運動半徑不等的情況下，用質量相同的小球做實驗

（2）在該實驗中應用了_________（選填“理想實驗法”、“控制變量法”、“等效替代法”）來探究向心力的大小與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系．

（3）當用兩個質量相等的小球做實驗，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時，轉動時發現右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數為左邊的2倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為_______．

Answer 1

【答案】 A 控制變量法 1：2

【解析】試題分析：（1）要探究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制一些變量，即保持小球的質量、轉動的半徑不變．（2）該實驗是采用的控制變量法．（3）線速度相等，則角速度與半徑成反比．

（1）根據，知要研究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制小球的質量和半徑不變，故A正確．

（2）該實驗需要控制小球的質量和半徑不變，來研究向心力大小與角速度的關系，所以由采用的是控制變量法．

（3）線速度相等，則，角速度與半徑成反比，故可知左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為1：2．