如图甲所示为某学习小组的同学们用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验情景调节平台的高度尽量使纸面贴近小球但不接触用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆做匀速圆周运动若忽略小球运动中受到的阻力小球的质量为重力加速度为在某次实验中小球沿半径为的圆做匀速圆周运动用秒表记录了小球运动圈的总时间则小球做此圆周运动所需的向心力大小需用及相关的常量表示用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为那么对小球进行受力分析可知

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206421. （2025•西安中学•二模） $德优题库$ 如图甲所示为某学习小组的同学们用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验情景。调节平台的高度，尽量使纸面贴近小球但不接触。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆做匀速圆周运动。
（1）若忽略小球运动中受到的阻力，小球的质量为m,重力加速度为g。在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动所需的向心力大小F_需= （用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h,那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所提供的向心力大小F_供= （用m、h、r及相关的常量表示）。
（2）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。学习小组的同学们想用图象来处理多组实验数据，为了直观反映物理量间的关系，应合理选择坐标轴的相关变量，则应该画（选填“t²-h”或“t-r”）图象，画出的图象如图乙所示，则引起图象中出现横截距的原因是。

共享时间:2025-03-27 难度:3

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[考点]

牛顿第二定律的简单应用，牛顿第二定律与向心力结合解决问题，探究圆周运动的相关参数问题，

[答案]

（1）mr

；

；（2）t²﹣h；竖直高度h测大了，应为悬点到圆心间的竖直距离。

[解析]

解：（1）用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做匀速圆周运动的周期为T＝

，
根据向心力的计算公式可得此圆周运动所需的向心力大小F_需＝mr

＝mr

；
小球的受力情况如图所示，根据几何关系可得：tanθ＝

根据力的合成可得：F_供＝mgtanθ＝

；
（2）根据合力提供向心力可得F_供＝F_需
即：

＝mr

，解得：t²＝

则应该画出t²﹣h图象，
根据图象可知，当t²＝0时h不为零，说明测得的h偏大，所以引起图象中出现横截距的原因是：竖直高度h测大了，应为悬点到圆心间的竖直距离。
故答案为：（1）mr

；

；（2）t²﹣h；竖直高度h测大了，应为悬点到圆心间的竖直距离。

[点评]

本题考查了"牛顿第二定律的简单应用，牛顿第二定律与向心力结合解决问题，探究圆周运动的相关参数问题，"，属于"难典题"，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

206137. （2025•西安中学•二模） $德优题库$ 如图甲所示为某学习小组的同学们用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验情景。调节平台的高度，尽量使纸面贴近小球但不接触。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆做匀速圆周运动。
（1）若忽略小球运动中受到的阻力，小球的质量为m,重力加速度为g。在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动所需的向心力大小F_需= （用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h,那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所提供的向心力大小F_供= （用m、h、r及相关的常量表示）。
（2）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。学习小组的同学们想用图象来处理多组实验数据，为了直观反映物理量间的关系，应合理选择坐标轴的相关变量，则应该画（选填“t²-h”或“t-r”）图象，画出的图象如图乙所示，则引起图象中出现横截距的原因是。

共享时间:2025-03-28 难度:3 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:1.67

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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:1.67

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160906. （2025•长安区一中•高二上期末）如图所示，圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m、电荷量为q的带电粒子由A点沿平行于直径CD的方向射入磁场，经过圆心O，最后离开磁场。已知圆形区域半径为R，A点到CD的距离为

，不计粒子重力。则（　　）

A.．粒子带负电

B.粒子运动速率为

C.粒子在磁场中运动的时间为

D.．粒子在磁场中运动的路程为

共享时间:2025-02-21 难度:3 相似度:1.34

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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 相似度:1.33

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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:1.33

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163061. （2022•长安区一中•高一下期中）某班同学在学习了向心力的公式F＝m

和F＝mω²r后，分学习小组进行实验探究向心力。同学们用细绳系一纸杯（杯中有30mL的水）在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动（如图乙所示），来感受向心力。
（1）下列说法中正确的是　     　。
A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变
B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大
C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变
D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大
（2）如图甲所示，绳离杯心40cm处打一结点A，80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。
操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；
操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；
操作四与一相比较：　         　相同，向心力大小与　       　有关；
②物理学中这种实验方法叫　       　法。
③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？答：　      　。

共享时间:2022-05-27 难度:1 相似度:1.33

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160417. （2019•高新一中•三模）物块A叠放在物块B上，物块B静止于水平桌面上，两个物块质量均为m。已知A、B之间的动摩擦因数为μ₁，B与桌面之间的动摩擦因数为μ₂，且μ₁＞2μ₂＞0。将水平外力作用在物块A上，能使A从B上滑落，力的最小值为F₁，若将水平外力作用在物块B上，能使A从B上滑落，力的最小值为F₂，则F₁＝　　；F₂＝　　。

共享时间:2019-04-11 难度:1 相似度:1.33

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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:1.33

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158282. （2022•西安中学•二模）某游戏装置可以简化为如图所示：游客乘坐滑椅（可视为质点）从固定光滑圆弧轨道上的B点处无初速滑下后冲上静止在光滑水平面上的滑板A。已知游客与滑椅的质量为m，滑板A的质量为2m，滑椅与滑板间的动摩擦因数为μ，滑板A足够长，滑椅不会从滑板表面滑出，圆弧轨道的半径为R，O点为圆弧轨道的圆心，θ＝60°，重力加速度为g，求：
（1）滑椅滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；
（2）滑椅滑上A后经多长时间不再相对A滑动；
（3）若滑块A至少多长才能满足要求。

共享时间:2022-03-23 难度:4 相似度:1.17

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159770. （2021•周至五中•高三上二月） $德优题库$ 如图，细绳一端系着质量M=0.6kg的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会处于静止状态？（取g=9.8m/s²）

共享时间:2021-12-27 难度:2 相似度:0.83

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159565. （2023•高新一中•高一下二月）某行星“一昼夜”时间为T，在该行星上用弹簧秤测同一物体的重力，发现其“赤道”上的读数比在其“两极”处小9%，万有引力常量为G，则该行星的密度。若设想该行星自转的角速度加快，恰好使赤道上的物体飘起来，这时该行星的“一天”为。

共享时间:2023-06-18 难度:2 相似度:0.83

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158786. （2023•西安中学•高三上二月）某同学设计了如图甲所示装置测量小球的质量和当地的重力加速度。小球用一根不可伸长的细线与力传感器相连，力传感器能显示出细线上的张力大小。光电门放置在传感器正下方，小球通过最低点时光电门的激光束正对小球的球心。
$德优题库$
（1）用螺旋测微器测量小球直径如图乙所示，则小球的直径d= mm；
（2）用刻度尺测出细线长度为L，将小球拉到某一高度由静止释放，记录下光电门显示的时间t和力传感器的示数最大值F，改变小球释放的高度，重新测出多组t和F的数值，用

近似表示小球经过最低点时的速度，作出图像如图丙所示，图像横坐标应为（选填“t”、“t²”、“

”、“

”）；
（3）在第2问的基础上，若图丙中图线与纵轴交点坐标为b,斜率为k,可得小球质量表达式为，当地重力加速度表达式为（用b、k、L、d表示）；
（4）若考虑空气阻力的影响，上述重力加速度的测量值真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。

共享时间:2023-12-29 难度:2 相似度:0.83

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159090. （2024•高新一中•高一下一月）某行星“一昼夜”时间为T，在该行星上用弹簧秤测同一物体的重力，发现其“赤道”上的读数比在其“两极”处小9%，万有引力常量为G，则该行星的密度。若设想该行星自转的角速度加快，恰好使赤道上的物体飘起来，这时该行星的“一天”为。

共享时间:2024-04-18 难度:2 相似度:0.83

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151835. （2022•临潼区•二模）第24届冬季奥运会将于2022年2月在北京和张家口举行；冰壶运动是冬奥会项目之一，考验参与者的体能与脑力，展运动之健美，现取之智慧，被喻为冰上“国际象棋”。如图甲所示，在某次冰壶比赛中，运动员正用力将冰壶推出，其对冰壶斜向下的推力与水平方向的夹角为37°，大小为20N。如图乙所示，已知冰壶质量为20kg，与冰面间的动摩擦因数为0.02，重力加速度g取10m/s²，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
（1）此时冰壶的加速度大小；
（2）冰壶推出后，运动员可利用冰刷在冰壶滑行的前方快速擦刷冰面以减少摩擦。若擦刷冰面后冰壶与冰面的动摩擦因数变为原来的

，求冰壶推出后，未擦刷冰面与擦刷冰面后自由滑行的距离之比。

共享时间:2022-03-24 难度:2 相似度:0.83

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2025-03-27

高中物理 | | 实验题

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更新:2025-03-27 06:55浏览量:15

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