題目列表(包括答案和解析)
某研究性實驗小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素,進行了模擬實驗研究。如圖為測定風(fēng)力的實驗裝置圖。其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲,電阻絲阻值較大;一質(zhì)量和電阻均不計的細長裸金屬絲一端固定于O點,另一端懸掛小球P,無風(fēng)時細金屬絲豎直,恰與電阻絲在C點接觸,OC=H;有風(fēng)時細金屬絲將偏離豎直方向,與電阻絲相交于某一點(如圖中虛線所示,細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)。
(1)已知電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,理想電壓表兩接線柱分別與O點與C點相連,球P的質(zhì)量為m,重力加速度為g,由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為F=_______________。
(2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個因數(shù)有關(guān),于是他們進行了實驗后獲得了如下數(shù)據(jù):(下表中風(fēng)速v的單位為m/s,電壓U的單位為V,球半徑r的單位為cm。)
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小和球半徑r的關(guān)系是________________。
電壓表示數(shù)(U) 風(fēng)速(v) 球半徑(r) | 10 | 15 | 20 | 30 |
0.25 | 9.60 | 14.5 | 19.1 | 28.7 |
0.50 | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
0.75 | 1.07 | 1.61 | 2.13 | 3.21 |
1.00 | 0.60 | 0.89 | 1.21 | 1.82 |
(1)已知電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,理想電壓表兩接線柱分別與O點和C點相連,球P的質(zhì)量為m,重力加速度為g,由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系式為F=______________.
(2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個因素有關(guān),于是他們進行了如下實驗:
實驗一:使用同一球,改變風(fēng)速,記錄了在不同風(fēng)速下電壓表的示數(shù).
表一:球半徑r=0.50 cm
風(fēng)速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
30電壓表示數(shù)(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
由表一數(shù)據(jù)可知:在球半徑一定的情況下,風(fēng)力大小與風(fēng)速大小的關(guān)系是_______________.
實驗二:保持風(fēng)速一定,換用同種材料、不同半徑的實心球,記錄了在球半徑不同的情況下電壓表的示數(shù)
表二:風(fēng)速v=10 m/s
球半徑(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
電壓表示數(shù)(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
根據(jù)表二數(shù)據(jù)可知:在風(fēng)速一定的情況下,風(fēng)力大小與球半徑的關(guān)系為____________.(球體積V=πr3)
(3)根據(jù)上述實驗結(jié)果可知風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v、球半徑r的關(guān)系式為_______________.
風(fēng)速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
電壓表示數(shù)(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
球半徑(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
電壓表示數(shù)(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
4 |
3 |
10 | 15 | 20 | 30 | |
0.25 | 9.60 | 14.5 | 19.1 | 28.7 |
0.50 | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
0.75 | 1.07 | 1.61 | 2.13 | 3.21 |
1.00 | 0.60 | 0.89 | 1.21 | 1.82 |
10 | 15 | 20 | 30 | |
0.25 | 9.60 | 14.5 | 19.1 | 28.7 |
0.50 | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
0.75 | 1.07 | 1.61 | 2.13 | 3.21 |
1.00 | 0.60 | 0.89 | 1.21 | 1.82 |
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