题目内容
19.卫星绕地球作匀速圆周运动处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.假设某同学在这种环境设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔)来测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在水平桌面上做匀速圆周运动.设航天器中具有基本的测量工具.(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是:物体对支持面无压力;
(2)除图中的弹簧测力计外,还需要的测量工具有:秒表和刻度尺;
(3)实验中需要测量的物理量是:弹簧秤拉力F.圆周运动半经r.周期T(写出相应的字母代号和意义);
(4)待测物理量的表大式为:m=$\frac{F{T}^{2}}{4{π}^{2}r}$.
分析 物体做圆周运动时,由于物体处于完全失重状态,对支持面没有压力,则物体做圆周运动的向心力由拉力提供,结合牛顿第二定律列出表达式,从而得出待测物体质量的表达式以及所需测量的物理量.
解答 解:(1)因为卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面几乎没有压力,所以物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计;
(2)(3)物体做匀速圆周运动的向心力由拉力提供,根据牛顿第二定律有:$F=m{({\frac{2π}{T}})^2}r=ma$,可知要测出物体的质量,则需测量弹簧秤的示数F,圆周运动的半径r,以及物体做圆周运动的周期T.
测量时间需要用秒表,测量长度需要使用刻度尺.
(4)根据$F=m{({\frac{2π}{T}})^2}r=ma$,得$m=\frac{{F{T^2}}}{{4{π^2}r}}$.
故答案为:(1)物体对支持面无压力.
(2)秒表和刻度尺;
(3)弹簧秤拉力F.圆周运动半经r.周期T.
(4)$\frac{F{T}^{2}}{4{π}^{2}r}$.
点评 解决本题的关键知道物体做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.
练习册系列答案
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7.关于摩擦力做功,下列叙述中正确的是( )
A. | 摩擦力一定做负功 | |
B. | 静摩擦力做功一定为零 | |
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D. | 滑动摩擦力也可能对物体做正功 |
14.火车在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定.若在某转弯处规定行驶速度为V,则下列说法正确的是( )
A. | 当以速度V通过此转弯处时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力,向心力的方向平行于路基斜面 | |
B. | 当以速度V通过此转弯处时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘侧压力的合力提供向心力,向心力的方向在水平面内 | |
C. | 当速度大于V时,轮缘侧向挤压外轨 | |
D. | 当速度小于V时,轮缘侧向挤压外轨 |
4.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是( )
A. | 库仑发现了点电荷的相互作用规律 | |
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C. | 安培发现了磁场对电流的作用规律 | |
D. | 奥斯特发现了磁场对运动电荷的作用规律 |