某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系如图甲电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连将力传感器和光电门固定圆盘边缘上固定一竖直的遮光片将光滑小定滑轮固定在圆盘中心用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器实验时电动机带动水平圆盘匀速转动滑块随圆盘一起转动力传感器可以实时测量绳的拉力的大小圆盘转动时宽度为的遮光片从光电门的狭缝中经过测得遮光时间为则遮光片的线速度大小为圆盘半径为可计算出滑块做圆周运动的角速度为用所给物理量的符号表示

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181745. （2025•西安中学•高一下期中）某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力F的大小。
$德优题库$
（1）圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为Δt,则遮光片的线速度大小为，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为。（用所给物理量的符号表示）
（2）保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度ω，并记录数据，做出F-ω²图线如图乙所示，从而验证F与ω²关系。该同学发现图乙中的F-ω²图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为ω₀²，滑块做圆周运动的半径为r,重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为。（用所给物理量的符号表示）

共享时间:2025-05-08 难度:1

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[考点]

探究圆周运动的相关参数问题，

[答案]

（1）

；

；（2）

。

[解析]

解：（1）遮光条通过光电门的瞬时速度的大小

滑块不滑动时，滑块与圆盘的角速度相同，根据线速度与角速度的关系，滑块做圆周运动的角速度为

（2）根据向心力公式F+μmg＝mrω²
变形得F＝mr•ω²﹣μmg
F﹣ω²图线不过坐标原点，是因为受到最大静摩擦力作用，图像的横截距为

；
当F＝0时，得到动摩擦因数

。
故答案为：（1）

；

；（2）

。

[点评]

本题考查了"探究圆周运动的相关参数问题，"，属于"常考题"，熟悉题型是解题的关键。

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相似题 全部同步专题复习模拟真题联考专练月考周考期中期末单元寒假暑假副题

158233. （2024•西安中学•高三上一月）水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图（a）所示，图（b）为俯视图，测得圆盘直径D=42.02cm,圆柱体质量m=30.0g,圆盘绕过盘心O₁的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止。
$德优题库$
为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况，某同学设计了如下实验步骤：
（1）用秒表测圆盘转动10周所用的时间t=62.8s,则圆盘转动的角速度ω=        rad/s（π取3.14）。
（2）用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径，某次测量的示数如图（c）所示，该读数d=        mm,多次测量后，得到平均值恰好与d相等。
（3）写出小圆柱体所需向心力表达式F=        （用D、m、ω、d表示），其大小为        N（保留2位有效数字）。

共享时间:2024-10-10 难度:1 相似度:2

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159373. （2022•西安中学•高三上三月） $德优题库$ 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
（1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持        相同。
A．m和r
B．ω和m
C．ω和r
D．m和F
（2）图中所示，两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力的大小F与        的关系。
A．质量m
B．角速度ω
C．半径r
（3）图中所示，两个钢球质量和转动半径相等，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为        。
A.1：3
B.9：1
C.1：9
D.3：1

共享时间:2022-01-11 难度:1 相似度:2

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159662. （2023•西安八十五中•高一下一月）用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1．
$德优题库$
（1）在这个实验中，利用了        来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系．
A．理想实验法         B．等效替代法        C．控制变量法
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量        （选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板        （选填“A”或“B”）和挡板C处．

共享时间:2023-04-10 难度:2 相似度:1.5

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181886. （2024•田家炳中学•高一下期中） $德优题库$ 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体所需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是        。
A．建立物理模型法
B．控制变量法
C．等效法
D．放大法
（2）图示情境正在探究的是        。
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
（3）若图中铝球和钢球的质量比为1：2，则铝球与钢球的向心加速度之比为        ，受到的向心力之比为        。

共享时间:2024-05-25 难度:2 相似度:1.5

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2025-05-08

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2024-2025学年陕西省西安中学高一（下）期中物理试卷

更新:2025-05-08 05:46浏览量:33

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