实验题仿真练(二)
1．(6分)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的关系时，要保持________相同．
A．ω和r B．ω和m
C．m和r D．m和F
(2)图中所示是在研究向心力的大小F与________的关系．
A．质量m B．半径r C．角速度ω
(3)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之比为1∶9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为________．
A．1∶3 B．3∶1
C．1∶9 D．9∶1
解析： (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，选项A正确．(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，选项C正确．(3)根据F＝mω2r，两球的向心力之比为1∶9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v＝rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3∶1，选项B正确．
