题目内容
【题目】随着航天技术的发展,许多实验可以搬到太空中进行。飞船绕地球做匀速圆周运动时,无法用天平称量物体的质量。假设某宇航员在这种环境下设计了如图所示装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。设飞船中具有基本测量工具:
(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是___________________;
(2)实验时测得的物理量有弹簧秤示数F、圆周运动的周期T和圆周运动的半径R,则待测物体质量的表达式为M=_____。
【答案】在太空中物体与桌面间几乎没有压力,物体与接触面间摩擦力几乎为零
【解析】
[1]弹力是产生摩擦力的前提条件,没有摩擦力一定没有弹力。由于在太空中物体与桌面间几乎没有压力,物体与接触面间摩擦力几乎为零,因此摩擦力可以忽略不计。
[2]物体在桌面上做匀速圆周运动,物体与桌面间的摩擦力忽略不计,由弹簧秤的拉力提供物体的向心力。根据牛顿第二定律有
解得
【题目】某同学设计了如图所示的实验装置,来测量小球在竖直下落过程中所受空气阻力的大小。立柱上端固定一个电磁铁,立柱下端有一速度传感器(可上下沿立柱移动),电磁铁距传感器的距离为x。通电时,具有磁性的小球被吸在电磁铁上,断电时,小球由初速度为零开始竖直下落至速度传感器时,由传感器读出小球经此处时的速度v大小。多次改变传感器在立柱上的位置,对应的速度值记录在表格中:
电磁铁到传感器距离x/m | 0.90 | 0.70 | 0.50 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0 |
速度v/m·s-1 | 4.05 | 3.57 | 3.02 | 2.34 | 1.91 | 1.35 | 0 |
速度二次方v2/m2·s-2 | 16.38 | 12.74 | 9.10 | 5.46 | 3.64 | 1.82 | 0 |
该同学以x为横坐标,以v和v2分别为纵坐标,设计了两个坐标图甲和乙。该同学实验所用的小球的质量为m=0.0lkg,该同学查到当地的重力加速度为g=9.8m/s2.
(1)请你帮助该同学在甲、乙坐标图上描点、连线______;
(2)根据你所画出的v-x图线和v2-x图线,为了能从图线中求出小球在竖直下落过程中所受空气阻力的大小,应该选用____图线(选填“v-x”或“v2-x”);
(3)请根据你所画出、并选用的图线中,得出小球在竖直下落过程中,其所受空气阻力的大小为F=____N。