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10.“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩•派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包,关于工具包丢失的原因可能是(  )
A.工具包太重,因此宇航员一松手,工具包就“掉”了下去
B.由于惯性,工具包做直线运动而离开了圆轨道
C.宇航员松开了拿工具包的手,在万有引力作用下工具包“掉”了下去
D.宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包,使其速度发生了变化

分析 工具包和宇航员环绕地球的速度是相同的,所以即使松开手,工具箱依然保持和宇航员相对静止做圆周运动.丢失的原因可能是速度发生了变化,做向心运动或离心运动.

解答 解:A、物体做圆周运动需要向心力,引力完全充当向心力,跟物体的轻重无关,故A错误.
B、工具箱受地球的万有引力完全充当向心力,所以不可能做直线运动而离开了圆轨道,故B错误.
C、航天飞机是在绕地球做圆周运动是重力提供向心力,航天飞机包括宇航员包括那个工具包都处于完全失重状态,宇航员松开了拿工具包的手,工具箱依然保持和宇航员统一运动状态做圆周运动.故C错误.
D、宇航员太空行走时宇航员和工具包都处于完全失重状态,二者相对静止.工具包丢失的原因可能是宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包,使其速度发生了变化,万有引力就大于或小于物体做圆周运动的向心力,物体做向心或离心运动,故D正确.
故选:D

点评 在空间站上引力完全充当向心力,不会存在“掉”的现象.工具包会以和航天飞机不同的轨道绕地球公转,因为地球引力的存在,不会做匀速直线运动.

练习册系列答案
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15.某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,可以提供输出电压为6V的交流电和直流电,交流电的频率为50Hz.重锤从高处由静止开始下落,重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律.

(1)他进行了下面几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能.
其中没有必要进行的步骤是C.(填选项字母)
(2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析,如图2所示,其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据,可得出打B点时重锤的速度为1.84 m/s.(保留3位有效数字)
(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v,量出下落距离h,并以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴、以h为横轴,作画出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象,应是下列图3中的C.

(4)他进一步分析,发现本实验存在较大误差,为此对实验设计进行了改进,用如图4所示的实验装置来验证机械能守恒定律:通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出A、B之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小铁球下落过程中球心通过光电门中的激光束.则小铁球通过光电门时的瞬时速度v=$\frac{d}{t}$.如果d、t、h、g满足关系式$\frac{{d}^{2}}{2{t}^{2}}$=gh,就可验证机械能守恒定律.

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