题目内容
【题目】向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周所需向心力的大小F与质量m、角速度
和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2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，标尺上的黑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、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的___________。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
②图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与___________的关系；
A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度
③图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1:9，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为___________。
A.1:3 B.3:1 C.1:9 D.9:1
【答案】C C B
【解析】
①[1]．在研究向心力的大小F与质量m、角速度
和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的控制变量法，故选C；
②[2]．图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系，故选C；
③[3]．根据F=mω2r可知若两个钢球质量m和运动半径r相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1:9，可知两轮的角速度之比为1:3，根据v=ωR可知，因为变速轮塔1和变速轮塔2是皮带传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为3:1，故选B。
