题目内容
3.一个喷漆桶能够向外喷射不同速度的油漆雾滴,某同学决定测量雾滴的喷射速度,他采用如图1所示的装置,一个直径为d=40cm的纸带环,安放在一个可以按照不同转速转动的固定转台上,纸带环上刻有一条狭缝A,在狭缝A的正对面画一条标志线,如图1所示.在转台开始转动达到稳定转速时,向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴,当狭缝A转至与狭缝B正对平行时,雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下痕迹.将纸带从转台上取下来,展开平放,并与毫米刻度尺对齐,如图2所示.请你帮该同学完成下列任务:
(1)设喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为S,则从图2可知,其中速度最大的雾滴到标志线的距离S1=2.10cm;速度最小的雾滴到标志线的距离S2=2.90cm.
(2)如果转台转动的周期为T,则这些雾滴喷射速度范围的计算表达式为v0=$\frac{π{d}^{2}}{Ts}$(用字母表示)
(3)如果以纵坐标表示雾滴速度v0、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数$\frac{1}{S}$,画出v0-$\frac{1}{S}$图线,如图3所示,则可知转台转动的周期为T=1.6s.
分析 (1)雾滴运动的路程一定,速度越大,运行的时间越短,此时转台转过的弧度越小,打在纸带上的点距离标志线的距离越小,根据图2即可读出结果;
(2)根据t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$ 求出雾滴运动的时间,再根据v=$\frac{d}{t}$求出喷枪喷出雾滴的速度;
(3)根据公式V0=$\frac{π{d}^{2}}{Ts}$,进行变形,从而推导出图象的斜率,即可求解.
解答 解:(1)雾滴运动的路程一定,速度越大,运行的时间越短,此时转台转过的弧度越小,打在纸带上的点距离标志线的距离越小.
所以其中速度最大的雾滴到标志线的距离S1=2.10cm;速度最小的雾滴到标志线的距离S2=2.90cm;
(2)如果转台转动的周期为T,则雾滴运动的时间为t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$,所以喷枪喷出雾滴的速度V0=$\frac{d}{t}$=$\frac{π{d}^{2}}{Ts}$;
(3)根据(2)中可知:V0=$\frac{π{d}^{2}}{Ts}$=$\frac{π{d}^{2}}{T}$•$\frac{1}{s}$
所以V0-$\frac{1}{s}$ 图象中斜率k=$\frac{π{d}^{2}}{T}$
由图得:$\frac{π{d}^{2}}{T}$=$\frac{0.7π}{7}$
解得:T=1.6s
故答案为:(1)2.10,2.90;(2)$\frac{π{d}^{2}}{Ts}$;(3)1.6.
点评 解决本题的关键知道雾滴运动的路程一定,速度越大,运行的时间越短,此时转台转过的弧度越小,打在纸带上的点距离标志线的距离越小.
会根据t=$\frac{s}{v}$=$\frac{sT}{πd}$,求出雾滴运动的时间,再根据v=$\frac{d}{t}$求出喷枪喷出雾滴的速度.
| A. | 百米赛跑中正在冲刺的运动员 | |
| B. | 表演精彩动作的芭蕾舞演员 | |
| C. | 研究运动的汽车轮胎上各质点的运动情况 | |
| D. | 研究公路上行驶的汽车的速度 |
| A. | 0~2s内F做的功为8J | |
| B. | 物体与地面的动摩擦因数为0.1 | |
| C. | 0~7s内物体滑行的总位移为29m | |
| D. | 0~7s内物体由于摩擦产生的热量为25J |
电流表A1,量程10mA,内阻约200Ω;电流表A2,量程0.6A,内阻约5Ω;
电阻箱R,阻值999.99Ω;滑动变阻器R1,最大阻值10Ω;
电源E,电动势6V,内阻不计;开关、导线若干;
该同学进行如下操作:
(1)将S1闭合,调节滑动变阻器R1和电阻箱R,测得电流表A1、A2的示数分别为5mA和0.40A,电阻箱阻值为2.5Ω,则电流表A1的阻值为197.5Ω;
(2)该同学将电流表A1改装成一只量程为3V的电压表,电阻箱R阻值应调为102.5Ω,并与电流表A1串联.
(3)该同学选用必要的器材测量金属丝的电阻Rx的阻值,只移动滑动变阻器R1,测得电流表A1、A2的示数如下表:
| A1/mA | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| A2/A | 0 | 0.06 | 0.12 | 0.18 | 0.24 | 0.30 | 0.36 | 0.41 | 0.45 | 0.50 | 0.54 |
| A. | 不受摩擦力的作用 | B. | 受到向前(水平向右)的摩擦力作用 | ||
| C. | 所受合外力的沿斜面向上 | D. | 处于失重状态 |