Question

5．2013年6月20日上午10时，中国载人航天史上的首堂太空授课开讲．神舟十号女航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课．很多同学对太空中的特殊环境提出了猜想，让我们一起来分享一下：
（1）如图，王亚平太空中制作了一个“水球”，利用图中所示的现象原理可以制成照相机．（选填“投影仪”、“放大镜”、“照相机”）
（2）有同学提出，如果想煮鸡蛋，可以打开一个鸡蛋悬浮在空气中，然后点燃酒精灯进行加热，你认为这可行吗？不可行．
（3）还有很多同学提出了许许多多奇思妙想，以下这些现象，你认为可以在天宫一号中完成的是A
A．空间站里如果有蚊子的话，能够正常飞行；
B．在太空中可以利用天平称量出物体的质量；
C．空间站里可以利用滚摆演示动能与势能的相互转化；
D．在空间站里，完成过滤水中泥沙的实验．

Answer 1

分析 （1）凸透镜是利用光的折射原理，照相机、摄像机都是利用u＞2f，成倒立、缩小的实像的原理制成的，此时的物与像在透镜的两侧．
（2）在太空中，酒精灯可以点燃，但很快就熄灭，不能煮熟任何东西；
（3）地球表面及附近的一切物体都受到重力的作用．在太空舱中，物体处于完全失重状态，与重力有关的实验无法完成．

解答 解：（1）水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个凸透镜，因此看到的倒影是凸透镜成倒立实像的结果，照相机镜头的原理是利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理．
（2）在地面上，火焰燃烧时产生的热使得火焰区域的气体膨胀，密度变小，在空气中上升，周边的空气向火焰区补充进来．于是不断有新鲜的富含氧气的空气可以来助燃．在失重条件下，热空气不会上升（其实也已经无所谓“上”），火焰不再是火苗形状，而是一个球形．没有外来空气补充的情况下，火焰将周边几cm范围内的氧气耗尽后就会自行熄灭．所以在太空中，酒精灯可以点燃，但很快就熄灭，不能煮熟任何东西；
（3）A、空间站里如果有蚊子的话，失重状态下，蚊子重力比较小，可以正常飞行，符合题意；
B、天平实际上是等臂杠杆，根据杠杆平衡原理，当两个托盘中物体的质量相同时，天平就会平衡，被测物体的质量就等于砝码的质量．当物体处于完全失重状态时，物体和砝码对天平两臂上的托盘压力为零，天平始终平衡，无法测量物体的质量，故在太空舱中不能用天平测量物体的质量．不符合题意；
C、滚摆在上升下降过程中重力势能和动能相互转化，在太空舱失重状态下，滚摆无法正常工作．不符合题意；
D、在空间站里，完成过滤水中泥沙的实验过程中利用的是物体的重力，在太空舱中不能完成．不符合题意．
故答案为：（1）照相机；（2）不可行；（3）A．

点评 此题考查了凸透镜成像的规律及其应用、失重状态下天平、弹簧测力计的使用、质量是否变化和惯性的影响因素等规律，都是力学的重要内容，并且容易出错，需要深入理解概念或规律的内涵，认真审题，正确解答．