《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（解析版）

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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）。

【答案】¥¥¥¥ 1.6502.4

【详解】（1）[1]游标卡尺的分度值为 0.05mm，故读数为

（2）[2]由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为，示数为；

（4）[3]在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则小球的线速度为弹簧的弹力提供小球做

匀速圆周运动所需的向心力，则解得

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______。

【答案】¥¥¥¥ 0.43控制变量法

【详解】（1）根据向心力公式，可知图像的斜率为 mr，结合图像，有

解得

（2）实验中通过保持小球的质量和运动半径不变，探究向心力与角速度的关系，采用的是控制变量法。

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_____

__。

【答案】¥¥¥¥ （或等带即可）¥¥¥¥ 探究 F与r的关系时，要先控制 m和不变，因

此可在图像中找到同一个对应的向心力，根据 5组向心力 F与半径 r的数据，在 F-r 坐标系中描点

作图，若得到一条过原点的直线，则说明 F与r成正比。

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