《2022年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）》专题2.4 探究影响向心力大小的因素、用单摆测重力加速度（原卷版）

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2022 年高考物理靶向专项强化训练
专题 2.4 探究影响向心力大小的因素、用单摆测重力加速度
1．某中学的物理航天兴趣小组通过观看“天空授课”引发思考，设计了一款可以在太空中测量物体质量
的实验装置如图甲所示。有一圆盘桌面上放置一个质量未知的小球，小球与弹簧测力计通过细线连接，细
线通过圆盘上的一个小孔，弹簧测力计的另一端通过另一细线固定于水平面上， 与 为同一个光电门的
激光发射器和接收器， 与数字计时器相连，实验时可认为激光与小球的直径在一条直线上。小球处于太
空环境中可认为与桌面无挤压，开始实验时轻推小球。
（1）通过游标卡尺测出小球的直径如图乙所示，请读出小球的直径 ___________ ；
（2）弹簧测力计的示数如图丙所示，请读出力 ___________ ；
（3）实验中测出小球运动的半径为 ，通过光电门的时间△ ；
（4）请写出小球质量的表达式 ___________（结果用 、 、 、△ 表示）。
2．某同学探究做圆周运动的物体的向心力大小与运动半径、角速度及质量的关系的实验装置如图所示。
水平光滑圆盘沿半径方向有一个小槽，槽内固定有压力传感器，用来测量向心力大小；圆盘可绕通过圆心
的竖直轴匀速转动，竖直轴与电动机用传送带相连（图中未画出），电动机转动的角速度可以控制。将质
量为 m的小球紧贴压力传感器放置，测出小球到圆盘圆心的距离 r，且保持不变，启动电动机，使圆盘转
动。
（1）保持 m、r不变，改变圆盘转动的角速度，多次测量，得到小球的向心力 Fn 与角速度 的关系如图
乙所示，若 r=0.2m，则小球的质量为______kg（保留 2位有效数字）；
（2）该同学采用的实验方法是______。
3．某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一
起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速
转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的
角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）小组同学先让一个滑块做半径 r为 的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑块质量不变，
再将运动的半径 r分别调整为 、 、 、 ，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、
④、⑤四条图线。
（2）对①图线的数据进行处理，获得了 图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横
坐标 x代表的是________。
（3）对 5条 图线进行比较分析，得出 一定时， 的结论。请你简要说明得到结论的方法_____
__。
4．北京是既举办过夏季奥运又举办过冬奥会的城市，花样滑冰是冬奥会上一个极具观赏性的比赛项目。
小明和小乐同学在观看双人花样滑冰比赛时，看到男运动员拉着女运动员的手以男运动员为轴旋转（如图
a所示），他们开始讨论运动员旋转快慢跟什么条件有关，于是就设计了一个实验来探究影响运动员旋转
周期的因素。他们在实验室准备了铁架台、栓有细绳的小钢球、毫米刻度尺和秒表，已知当地的重力加速
度为 。该同学实验操作步骤如下：
（1）将铁架台放在水平桌面上，将小球悬挂在铁架台横杆上，按如图 b所示固定好刻度尺，使刻度尺的零
刻度与绳子结点处于同一高度。
（2）给小球一个初速度，并经过调整尽量使小球在水平方向上做圆周运动，这样小球的运动可以看做是
匀速圆周运动。小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数，从他按下秒表的那一刻开始数 0，
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