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15．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A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C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的比值为1：9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为B．
A．1：3  B．3：1  C．1：9  D．9：1
（4）实验得到的“向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r”之间的关系表达式：F=mω2r．

分析 该实验采用控制变量法，F=mω2r图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合v=rω，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比．

解答 解：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．
（1）根据控制变量法的原理可知，在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持其他的物理量不变，其中包括角速度与半径，即保持角速度与半径相同．
故选：A．
（2）图中所示两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．
故选：C．
（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．
故选：B．
（4）实验得到的“向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r”之间的关系为向心力与质量成正比，与角速度的平方成正比，与运动的半径成正比，表达式是F=mω2r．
故答案为：（1）A；　（2）C；　（3）B；　（4）F=mω2r．

点评 本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等．

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A．A木块受到的摩擦力等于B木块受到的摩擦力
B．A木块受到的摩擦力小于B木块受到的摩擦力
C．A木块对斜面的压力等于B木块对斜面的压力
D．A木块对斜面的压力大于B木块对斜面的压力
6．下列说法正确的是（　　）
A．第一宇宙速度是人造卫星的最小运行速度
B．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度
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D．第一宇宙速度等于10m/s
3．某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象．

（1）接好电路，合上开关瞬间，电流表指针偏转（填“偏转”或“不偏转”）；
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10．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都由光发射和接受装置组成．当有物体从光电门中间通过时，与之相连的加速器就可以显示物体的挡光时间，如图甲所示，图中MN是水平桌面、PM是一端带有滑轮的长木板，1，2是固定木板相距为l的两个光电门（与之连接的计时器没有画出）．滑块A上固定着用于挡光的窄片K，让滑块A在重物B的牵引下从木板的顶端滑下，计时器分别显示窄片K通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s；
（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度（如图乙）d=5.15×10-3m（已知l＞＞d）；
（2）用米尺测量两光电门的间距为l=20cm，则滑块的加速度a=0.32m/s2（保留两位有效数字）；
（3）利用该装置还可以完成的实验有：ACE
A．验证牛顿第二定律
B．验证A、B组成的系统机械能守恒
C．测定滑块与木板之间的动摩擦因数
D．只有木板光滑，才可以验证牛顿第二定律
E．只有木板光滑，才可以验证A、B组成的系统机械守恒定律
20．质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为V，若物体与球壳之间的摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（　　）
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7．一根轻弹簧，上端固定，下端悬挂一质量为m的小球，此小球以速率V沿半径为R的圆作匀速圆周运动，如图所示．忽略空气阻力，则小球受到的力是（　　）
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C．重力和弹力D．弹力和向心力
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