Question

3．一個(gè)噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學(xué)決定測(cè)量霧滴的噴射速度，他采用如圖1所示的裝置，一個(gè)直徑為d=40cm的紙帶環(huán)，安放在一個(gè)可以按照不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的固定轉(zhuǎn)臺(tái)上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A，在狹縫A的正對(duì)面畫一條標(biāo)志線，如圖1所示．在轉(zhuǎn)臺(tái)開始轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，向側(cè)面同樣開有狹縫B的紙盒中噴射油漆霧滴，當(dāng)狹縫A轉(zhuǎn)至與狹縫B正對(duì)平行時(shí)，霧滴便通過狹縫A在紙帶的內(nèi)側(cè)面留下痕跡．將紙帶從轉(zhuǎn)臺(tái)上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對(duì)齊，如圖2所示．

請(qǐng)你幫該同學(xué)完成下列任務(wù)：
（1）設(shè)噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標(biāo)志線的距離為S，則從圖2可知，其中速度最大的霧滴到標(biāo)志線的距離S₁=2.10cm；速度最小的霧滴到標(biāo)志線的距離S₂=2.90cm．
（2）如果轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，則這些霧滴噴射速度范圍的計(jì)算表達(dá)式為v₀=$\frac{πec2mprn^{2}}{Ts}$（用字母表示）
（3）如果以縱坐標(biāo)表示霧滴速度v₀、橫坐標(biāo)表示霧滴距標(biāo)志線距離的倒數(shù)$\frac{1}{S}$，畫出v₀-$\frac{1}{S}$圖線，如圖3所示，則可知轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T=1.6s．

Answer 1

分析 （1）霧滴運(yùn)動(dòng)的路程一定，速度越大，運(yùn)行的時(shí)間越短，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的弧度越小，打在紙帶上的點(diǎn)距離標(biāo)志線的距離越小，根據(jù)圖2即可讀出結(jié)果；
（2）根據(jù)t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$ 求出霧滴運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再根據(jù)v=$\fraccadzrr7{t}$求出噴槍噴出霧滴的速度；
（3）根據(jù)公式V₀=$\frac{πcbqvmyt^{2}}{Ts}$，進(jìn)行變形，從而推導(dǎo)出圖象的斜率，即可求解．

解答 解：（1）霧滴運(yùn)動(dòng)的路程一定，速度越大，運(yùn)行的時(shí)間越短，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的弧度越小，打在紙帶上的點(diǎn)距離標(biāo)志線的距離越�。�
所以其中速度最大的霧滴到標(biāo)志線的距離S₁=2.10cm；速度最小的霧滴到標(biāo)志線的距離S₂=2.90cm；
（2）如果轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，則霧滴運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$，所以噴槍噴出霧滴的速度V₀=$\fracwn2t2nt{t}$=$\frac{πrti7avc^{2}}{Ts}$；
（3）根據(jù)（2）中可知：V₀=$\frac{πmlhh2uj^{2}}{Ts}$=$\frac{πe27gmff^{2}}{T}$•$\frac{1}{s}$
所以V₀-$\frac{1}{s}$ 圖象中斜率k=$\frac{πfrj7dor^{2}}{T}$
由圖得：$\frac{πmlvjnkr^{2}}{T}$=$\frac{0.7π}{7}$
解得：T=1.6s
故答案為：（1）2.10，2.90；（2）$\frac{π4fpdvnu^{2}}{Ts}$；（3）1.6．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道霧滴運(yùn)動(dòng)的路程一定，速度越大，運(yùn)行的時(shí)間越短，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的弧度越小，打在紙帶上的點(diǎn)距離標(biāo)志線的距離越�。�
會(huì)根據(jù)t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$，求出霧滴運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再根據(jù)v=$\fracvnnygkk{t}$求出噴槍噴出霧滴的速度．