Question

【題目】用如圖所示的裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系。兩個變速輪塔通過皮帶連接，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內的鋼球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個鋼球所受向心力的比值。

如圖是探究過程中某次實驗時裝置的狀態(tài)。

（1）在研究向心力的大小F與質量m關系時，要保持______相同。

A. ω和r B. ω和m　 C. m和r　 D. m和F

（2）若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1∶9，與皮帶連接的兩個變速輪塔的半徑之比為_______。

A. 1∶3　B. 3∶1　C. 1∶9 D. 9∶1

Answer 1

【答案】 （1）A （2）B

【解析】（1）在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關系，該方法為控制變量法．故選A．
（2）根據F=mω2r，兩球的向心力之比為1：9，半徑和質量相等，則轉動的角速度之比為1：3，因為靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等，根據v=rω，知與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為3：1．故選B．