【題目】某研究性實(shí)驗(yàn)小組為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。如圖為測定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲,電阻絲阻值較大;一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的細(xì)長裸金屬絲一端固定于O點(diǎn),另一端懸掛小球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)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向,與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線所示,細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)

(1)已知電源電動(dòng)勢為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)童為m,重力加速度為g,由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為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)因數(shù)有關(guān),于是他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)后獲得了如下數(shù)據(jù):(下表中風(fēng)速v的單位為m/s,電壓U的單位為V,球半徑r的單位為m)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是_______(比例系數(shù)用k表示)。

【答案】

【解析】

(1)以小球?yàn)檠芯繉ο螅瑢π∏蚴芰Ψ治,設(shè)金屬絲與豎直方向的夾角為,由平衡條件可得,風(fēng)力。金屬絲與電阻絲交點(diǎn)與C點(diǎn)間長度為,電阻;由串聯(lián)分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)。聯(lián)立解得:

(2)由表中數(shù)據(jù)可得,在球半徑一定的情況下,電壓表示數(shù)與風(fēng)速成正式,則風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比,即成正比。

由球的體積公式、密度公式和可得,;在風(fēng)速一定的情況下,球半徑增大到原來的兩倍,電壓表示數(shù)減小為原來的,可得風(fēng)速一定的條件下,風(fēng)力與半徑的關(guān)系為成正比。

綜上,風(fēng)力大小與風(fēng)速大小和球半徑的關(guān)系是。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩根相距為 L 的足夠長的金屬彎角光滑導(dǎo)軌如圖所示放置它們各有一邊在同一水平面 內(nèi),另一邊與水平面的夾角為 37°,質(zhì)量均為 m 的金屬細(xì)桿 ab、cd 與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,導(dǎo)軌的電阻不計(jì)回路總電阻為 2R,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方向豎 直向上的勻強(qiáng)磁場中當(dāng) ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力 F 作用下以速度 v 沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng) 時(shí),cd 桿恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)重力加速度為 g,以下說法正確的是(

A. ab 桿所受拉力 F 的大小為 mg tan37°

B. 回路中電流為

C. 回路中電流的總功率為 mgv tan37°

D. m v 大小的關(guān)系為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)用圖甲所示的裝置完成了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)

(1)首先利用20分度的游標(biāo)卡尺測出了小球的直徑,其示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為___________cm

(2)將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放,先后通過光電門1、2,通過電腦顯示的時(shí)間分別為t1=5×103s、t2=4×103s,若小球通過兩光電門1、2的速度分別用v1、v2表示,由以上數(shù)據(jù)可知v1=___________m/s,如果換成直徑較大的球,則實(shí)驗(yàn)誤差將________ (選填增大、不變減小).

(3)該小組的同學(xué)測出兩光電門之間的距離為h,重力加速度大小用g表示,若小球的機(jī)械能守恒,則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為___________.(用題中所給字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在水平地面上固定一個(gè)傾角為的足夠長的光滑斜面,小滑塊從斜面底端在與斜面平行的拉力F作用下由靜止開始沿斜面運(yùn)動(dòng),拉力F隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,小滑塊運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間圖象如圖丙所示,重力加速度g10 m/s2。下列說法正確的是

A. 斜面傾角30°,小滑塊的質(zhì)量m=2 kg

B. 0~2 s時(shí)間內(nèi)拉力F做的功為100 J

C. 0~1 s時(shí)間內(nèi)合外力對小滑塊做功12.5 J

D. 0~4 s時(shí)間內(nèi)小滑塊機(jī)械能增加80 J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑水平絕緣的足夠大的桌面上建立xoy坐標(biāo)系,空間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,有兩個(gè)完全相同的質(zhì)量為m的帶正電小球A、B分別位于y軸上縱坐標(biāo)為y2y1的位置,電荷量都為q,兩個(gè)小球都以垂直于y軸、大小為v的速度同時(shí)射入磁場。如圖所示(兩球若發(fā)生碰撞只能是彈性正碰),要讓B球到(0, y2)處,那y2 y1可能的值為

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某學(xué)生用如圖a所示電路測金屬導(dǎo)線的電阻率,可供使用的器材有:被測金屬導(dǎo)線ab,電阻約10Ω,導(dǎo)線允許流過的最大電流0.8A,穩(wěn)恒電源E,電源輸出電壓恒為E=12V,電壓表V,量程為3V,內(nèi)阻約5KΩ,保護(hù)電阻:R1=l0Ω,R2=30Ω,R3=200Ω.刻度尺、螺旋測微器,開關(guān)S,導(dǎo)線若干等.

實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟如下:

①用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長度l,用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d.

②按如圖a所示電路將實(shí)驗(yàn)所需器材用導(dǎo)線連接好。

③閉合開關(guān)S,移動(dòng)接線觸片P,測出aP長度x,讀出電壓表的示數(shù)U.

④描點(diǎn)作出Ux曲線求出金屬導(dǎo)線的電阻率ρ.

完成下列填空:

(1)用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑d,其示數(shù)如圖b所示,該金屬導(dǎo)線的直徑d=___mm.

(2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)既要保證安全,又要測量誤差較小,保護(hù)電阻R應(yīng)選___,

(3)根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測出的ap長度x和對應(yīng)每次實(shí)驗(yàn)讀出的電壓表的示數(shù)U給出的Ux圖線如圖c所示,其中圖線的斜率為K,則金屬導(dǎo)線的電阻率ρ=___.(用實(shí)驗(yàn)器材中給出的物理量字母和實(shí)驗(yàn)步驟中測出的物理量字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是

A. 原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的總質(zhì)量,這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損

B. 玻爾認(rèn)為,原子中電子軌道是量子化的,能量也是量子化的

C. 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某金屬的截止頻率對應(yīng)的波長為λ0,若用波長為λ(λ>λ0)的單色光照射該金屬,會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)

D. 愛因斯坦提出質(zhì)能方程E=mc2,其中E是物體以光速c運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一質(zhì)量為1kg的物體靜止放在粗糙程度相同的水平面上在t=0時(shí)刻,對物體加一斜向上、與水平方向成θ=37°角的力F的作用,物體做勻加速直線運(yùn)一段時(shí)間后,撤去F的作用,最終停在水平面上,物體運(yùn)動(dòng)過程中從t=0時(shí)刻開始,每隔0.1s通過速度傳感器測量出物體的瞬時(shí)速度,部分測量數(shù)據(jù)如下表所示,已知sin37°=06g=10m/s2,求

(1)F的大;

(2)物體運(yùn)動(dòng)過程中獲得的最大動(dòng)能;

(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物體克服摩擦力所做的功。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是磁敏報(bào)警裝置中的一部分電路,其中RB是磁敏傳感器,它的電阻隨金屬異物的出現(xiàn)而減。a、b接報(bào)警器。閉合S,當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)金屬異物時(shí),電流表的電流I、ab兩端的電壓U將( 。

A. I減小,U減小 B. I減小,U增大

C. I增大,U減小 D. I增大,U增大

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