(10分)某研究性學(xué)習(xí)小組,為了探索航天器球形返回艙穿過大氣層時(shí)所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素,進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究。圖12為測(cè)定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖,其中CD是一段水平放置的長(zhǎng)為L的光滑均勻電阻絲,電阻絲電阻較大;一質(zhì)量和電阻都不計(jì)的細(xì)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲一端固定于O點(diǎn),另一端懸掛球P,無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直,恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸,OC=H;有風(fēng)時(shí)金屬絲將偏離豎直方向,與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖13中虛線所示).細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸。
(1)已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),理想電壓表兩接線柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連,球P的質(zhì)量為m,重力加速度為g,由此可以推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)的關(guān)系式為F=______________________。
(2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個(gè)因素有關(guān),于是他們進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)一:使用同一球,改變風(fēng)速,記錄了在不同風(fēng)速下電壓表的示數(shù)。
表一 球半徑r=0.50cm
風(fēng)速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
電壓表示數(shù)(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
由表一數(shù)據(jù)可知:在球半徑一定的情況下,風(fēng)力大小與風(fēng)速的關(guān)系是_______________________。
實(shí)驗(yàn)二:保持風(fēng)速一定,換用同種材料、不同半徑的實(shí)心球,記錄了在球半徑不同情況下電壓表的示數(shù)。
表二 風(fēng)速v=10 m/s
球半徑(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
電壓表示數(shù)(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
由表二數(shù)據(jù)可知:在風(fēng)速一定的情況下,風(fēng)力大小與球半徑的關(guān)系是_______________________。(球體積公式)
(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知風(fēng)力的大小F與風(fēng)速大小v、球半徑r的關(guān)系式為_________________________。
(1)
(2)
在風(fēng)速一定的情況下,風(fēng)力大小與球半徑的關(guān)系是:F與r成正比。
(3)F=kvr,式中k為常數(shù)。
(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,對(duì)小球進(jìn)行受力分析,設(shè)小球受到風(fēng)力為F是細(xì)金屬絲與豎直方向的夾角為,由平衡條件可知其風(fēng)力
F=mgtan ①
設(shè)細(xì)金屬絲與電阻絲相交點(diǎn)與C點(diǎn)之間的長(zhǎng)度H tan, 電阻為,由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)
②
①②兩式聯(lián)立解得 ③ (4分)
(2)由表一中的測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出,在球半徑一定的情況下,風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比,即F與v成正比。
由表二中的測(cè)量數(shù)據(jù)可知:在風(fēng)速一定的情況下,球半徑增大到原來的二倍,電壓表示數(shù)減小為原來的1/4。
由③式和球體積公式、密度公式可得
綜合考慮可得在風(fēng)速一定的情況下,風(fēng)力大小與球半徑的關(guān)系是:F與r成正比。(4分)
(3)根據(jù)上述兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出,風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比,與球半徑成正比,風(fēng)力的大小F與風(fēng)速大小v、球半徑r的關(guān)系式可以寫為F=kvr,式中k為常數(shù)。 (2分)
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源:2012屆度河北省高三第一學(xué)期第三次月考物理卷 題型:選擇題
某研究性學(xué)習(xí)小組,為探究電梯起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的加速度大小,董趣同學(xué)站在體重計(jì)上乘電梯從1層到10層,之后又從10層返回到1層,并用照相機(jī)進(jìn)行記錄,請(qǐng)認(rèn)真觀察分析下列圖片,得出正確的判斷是( )
A.根據(jù)圖2和圖3,可估測(cè) 電梯向上起動(dòng)時(shí)的加速度
B.根據(jù)圖1和圖2,可估測(cè)電梯向上制動(dòng)時(shí)的加速度
C.根據(jù)圖1和圖5,可估測(cè)電梯向下制動(dòng)時(shí)的加速度
D.根據(jù)圖4和圖5,可估測(cè)電梯向下起動(dòng)時(shí)的加速度
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源:2009-2010學(xué)年北京市昌平一中高三(上)期中物理試卷(解析版) 題型:選擇題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源:2010年山東省高考物理模擬試卷(四)(解析版) 題型:選擇題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
風(fēng)速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
電壓表示數(shù)(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
球半徑(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
電壓表示數(shù)(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com