實驗六探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系1.(2024·浙江嘉興模擬)小興利用圖1裝置探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系。圖1(1)開始時皮帶在兩個變速塔輪2、3的最上面一層，若要探究小球受到的向心力大小和角速度大小的關系，下列做法正確的是________。A.用體積相同的鋼球和鋁球做實驗B.將變速塔輪2、3上的皮帶往下移動C.用秒表記錄時間、計算兩個小球的角速度D.將兩個小球都放在長槽上(2)若放在長槽和短槽的三個小球均為質量相同的鋼球，皮帶所在塔輪的半徑之比為1∶1，逐漸加大轉速，左右標尺露出的紅色、白色等分標記之比會________(選填“變大”“變小”“不變”或“無法確定”)；當小興以1r/s的轉速轉動手柄時，左右標尺露出的紅色、白色等分標記之比是________。2.(2024·四川瀘州診斷性考試)某實驗小組用如圖2甲所示的裝置探究向心力大小與周期、半徑之間的關系，輕繩一端系著小球，另一端固定在豎直桿上的力傳感器上，小球套在光滑水平桿上。水平桿在電動機帶動下可以在水平面內繞豎直桿勻速轉動。已知小球質量為m，小球做圓周運動的半徑為r，電子計數器可記錄桿做圓周運動的圈數n，用秒表記錄小球轉動n圈的時間為t。圖2(1)若保持小球運動半徑不變，僅減小運動周期，小球受到的拉力將________；若保持小球運動的周期不變，僅減小運動半徑，小球受到的拉力將________(以上兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)。(2)該小組同學做實驗時，保持小球做圓周運動的半徑不變，選用質量為m1的小球甲和質量為m2(m1>m2)的小球乙做了兩組實驗。兩組實驗中分別多次改變小球運動的轉速，記錄實驗數據，作出了F與eq\f(n,t)關系如圖乙所示的①和②兩條曲線，圖中反映小球甲的實驗數據是________(選填“①”或“②”)。3.某同學利用圖3甲所示的DIS向心力實驗器來探究砝碼做圓周運動所需要向心力F與其質量m、轉動半徑r和轉動線速度v之間的關系。實驗時，砝碼和擋光桿隨旋臂一起做圓周運動，砝碼所需的向心力可通過牽引桿由力傳感器測得，擋光桿每經過光電門一次，通過力傳感器和光電門就同時獲得一組向心力F和擋光桿擋光時間t的數據。牽引桿的質量和一切摩擦可忽略。圖3(1)為了探究向心力大小與線速度的關系，則應保持________和________不變(用題中給出物理量的符號表示)。(2)已知擋光桿和砝碼到轉軸的距離均為L，擋光桿的擋光寬度為d，在滿足(1)的條件下，改變其轉速得到多組F、t的數據，得到F－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)圖線如圖乙所示。根據圖乙得到的實驗結論是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)求得圖線的斜率為k，則砝碼的質量為________(用題中給出物理量的符號表示)。4.如圖4所示，是一個研究向心力與哪些因素有關的DIS實驗裝置的示意圖，其中做圓周運動的圓柱體的質量為m，放置在未畫出的圓盤上，圓周軌道的半徑為r，力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。(1)以下是保持圓柱體質量和圓周運動軌道半徑不變的條件下，根據某組實驗所得數據作出的F－v，F－v2，F－v3三個圖像。研究圖像后，可得出向心力F和圓柱體的線速度v的關系是_________________________________。v/m·s－111.522.53F/N0.8823.55.57.9(2)為了研究F和r成反比的關系，實驗時除了保持圓柱體質量不變外，還應保持物理量_____________________________不變。(3)若半徑r＝0.1m，根據你已經學習過的向心力公式以及上面的圖線可以推算出，本實驗中圓柱體的質量是________kg。5.(2024·廣東汕頭高三月考)某同學用如圖5(a)所示裝置探究鋼質小球自由擺動至最低點時的速度大小與此時細線拉力的關系。其中力傳感器顯示的是小球自由擺動過程中各個時刻細線拉力FT的大小，光電門測量的是鋼球通過光電門的擋光時間Δt。圖5(1)調整細線長度，使細線懸垂時，鋼球中心恰好位于光電門中心。(2)要測量小球通過光電門的速度，還需測出____________(寫出需要測量的物理量及其表示符號)，小球通過光電門的速度表達式為v＝__________(用題中所給字母和測出的物理量符號表示)。(3)由于光電門位于細線懸點的正下方，此時細線的拉力就是力傳感器顯示的各個時刻的拉力FT中的________(選填“最大值”“最小值”或“平均值”)。(4)改變小球通過光電門的速度，重復實驗，測出多組速度v和對應拉力FT的數據，作出FT－v2圖像如圖(b)所示。已知當地重力加速度g＝9.7m/s2，則由圖像可知，小球的質量為________kg，光電門到懸點的距離為________m。6.某同學做驗證向心力與線速度關系的實驗，裝置如圖6所示。一輕質細線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球，鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實驗步驟如下：圖6①測出鋼球直徑d；②將鋼球懸掛靜止不動，此時力傳感器示數為F1，量出線長L；③將鋼球拉到適當的高度處靜止釋放，光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t，力傳感器示數的最大值為F2；已知當地的重力加速度大小為