(23-24高一下·江苏扬州宝应县·期中)某同学用如题图甲所示的实验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w和半径r之间的关系。塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是
，
和
（如题图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。请回答相关问题：
(1)该实验用到的方法是__________。
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
(2)若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，左、右两边塔轮的角速度之比为 ；
(3)在某次实验中，某同学为了探究向心力的大小F与半径r之间的关系，把两个质量相等的钢球放在 、 位置（填“A”、“B”或 “C”），将传动皮带调至 塔轮（填“第一层”、“第二层”或“第三层”）
(4)在另一次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置。传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为 。该实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时， 。
【答案】(1)D
(2)
(3)B C 第一层
(4)
向心力大小与角速度平方成正比
【来源】江苏省扬州市宝应县2023-2024学年高一下学期4月期中检测物理试题
【解析】（1）该实验要研究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度w和半径r之间的关系，用到的方法是控制变量法，故选D；
（2）若传动皮带套在塔轮第三层，两塔轮半径之比3:1，因两塔轮边缘的线速度相等，根据v=ωr可知，塔轮转动时，左、右两边塔轮的角速度之比为1:3；
（3）[1][2][3]在某次实验中，某同学为了探究向心力的大小F与半径r之间的关系，要保持质量和角速度相同，转动半径不同，则把两个质量相等的钢球放在B、C位置，要求两塔轮的角速度相等，则将传动皮带调至第一层塔轮。
（4）[1]在另一次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，即质量和转动半径相等。传动皮带位于第二层，两塔轮半径之比为2:1，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，则角速度之比为1:2，根据F=mω2r，可知，向心力之比为1:4，则左右两标尺的露出的格子数之比为1:4。
[2]该实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时向心力大小与角速度平方成正比。
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