Question

【題目】甲乙兩同學探究做圓周運動的物體所受向心力大小。

(1)甲同學利用細繩系一小物體在空氣中甩動，使物體在水平面內做圓周運動，來感受向心力大小，則下列說法中正確的是__________

A．保持質量、繩長不變，增大轉速，繩對手的拉力將不變

B．保持質量、繩長不變，增大轉速，繩對手的拉力將增大

C．保持質量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將不變

D．保持質量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將增大

(2)乙同學利用如圖甲所示的實驗裝置，探究做圓周運動的物體所受向心力大小與質量、軌道半徑及線速度的定量關系。圓柱體放置在水平光滑圓盤（圖中未畫出）上做勻速圓周運動，力電傳感器測定的是向心力，光電傳感器測定的是圓柱體的線速度，該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變，來探究向心力F與線速度v的關系：

①該同學采用的實驗方法為__________

A．等效替代法

B．控制變量法

C．理想化模型法

D．微小量放大法

②改變線速度v，多次測量，該同學測出了五組F、v數據，如下表所示，請在圖乙中作出F-v2圖線__________；

v/ms-1	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
v2/m2s-2	1.0	2.25	4.0	6.25	9.0
F/N	0.90	2.00	3.60	5.60	8.10

③由作出的F-v2的圖線，可得出F和v2的關系式：__________，若圓柱體運動半徑r=0.4m，得圓柱體的質量m=_______________kg。（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】BD B F=0.90v2 0.36

【解析】

（1）[1]AB．保持質量、繩長不變，增大轉速，角速度變大，根據向心力公式可知，繩對手的拉力將增大，故A錯誤，B正確；

CD．保持質量、角速度不變，增大繩長，據向心力公式可知，繩對手的拉力將變大，故C錯誤，D正確；

故選BD。

（2）①[2] 實驗中研究向心力和速度的關系，保持圓柱體質量和運動半徑不變，采用的實驗方法為控制變量法，故選B；

②[3] 在圖乙中作出F–v2圖線如圖所示；

③[4][5] 根據向心力公式得

則

因為r=0.4m，則m=0.36kg。