题目内容
【题目】如图甲所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,发现有几次“硬币起飞”了.
(1)小明思考产生这一现象的原因:通过硬币上部空气流速大,压强________;由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力.“硬币起飞”的条件是什么呢?________
(2)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为1/2ρv2+p=C 式中C是常量,ρ表示空气密度.本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S.
①小明同学用如图乙所示的方法测定硬币上(或下)表面面积.测得硬币的直径D=________cm.
②先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量.(1)(2)两次实验中用了同一种方法测物理量,这样做的目的是________.
③请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式________(用ρ、S、m表示).
【答案】小 当向上的升力大于硬币的重力时硬币会起飞 1.85 测多算少,减小实验误差 V=
【解析】
对着硬币上方吹气时,使硬币上方的空气流速变大,压强变小;而硬币下面没有气流通过,因此产生一个向上的压力差,硬币获得一个向上的升力,当向上的升力大于硬币的重力时硬币会起飞;
(2)由图知,刻度尺的分度值是1mm,左端硬币的中心与刻度尺的零刻度线对齐,
最右端的硬币中心所对应的刻度是7.40cm,则硬币的直径D==1.85cm;
(3)先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量,这样做的目的是:测多算少,减小实验误差;
(4)刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用,即△F=G=mg.
此时硬币上方的压强为:P上=Cρv2;
硬币下方的压强为:P下=C(空气流速为0);
那么硬币上下方的压强差为:P下P上=△P=ρv2;
因为△F=△pS
所以ρv2S=mg,
则刚好将硬币吹起时吹气速度V=;
【题目】如图甲的风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成.
(1)风机叶片形状像飞机的机翼(如图乙所示),当叶片被风吹动时,由于叶片两面空气流速不同,产生的压强差使图乙中的叶片受到向________(填“上”或“下”)的力使风叶旋转.风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机,利用原理实现机械能转化为电能.
(2)某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示,由图象得到的下列信息,正确的有____.
A.只要有风,机组就能产生电能 B.风速过大,机组不会产生电能
C.风速越大,机组发电的功率一定越大 D.风速在一定范围内,机组产生的电功率可能不变
(3)下表给出了在不同风速下某风机获得的能量:
平均风速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s内获得的能量E(×104J) | 1 | 8 | 27 | 64 |
①对表格进行分析,你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是:________(用文字描述);
②当风速为5m/s时,这台风机获得的能量有20%转化为电能,则1s内所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作时间为________ .