如图甲所示为向心力演示仪，某同学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a和半径r之间的关系. 长槽的 A、B处和短槽的 C 处分别到各自转轴中心距离之比为1：2：1，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为1：1、 2：1和3：1.