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太阳帆是一种不带机械动力装置的轻便航天器,它像帆船利用风的压力前进一样,利用太阳...

太阳帆是一种不带机械动力装置的轻便航天器,它像帆船利用风的压力前进一样,利用太阳光和太阳风的压力,作用在帆上来加速飞行.那么,光有压力吗?回答是肯定的.当彗星飞近太阳时,彗星上的部分物质升华和蒸发为气体,形成一条总是背向太阳的尾巴,就曾被认为是太阳光的压力作用的结果(后来弄清楚主要是太阳风作用的结果).从理论上来说,光是光子形成的,每个光子都有一定的能量.当光子撞在帆上被吸收时,这就是光的压力.如光子被反射,压力还会增加.当然,光压是非常小的.在地球上,一个绝对黑体,即光被完全吸收的物体,每平方米上大约只受到2.5×10-6N的光压.但在太空真空中,太阳光压仍能发挥作用.早在20世纪20年代,齐奥尔科夫斯基就提出了太阳帆的概念.光压虽然很小,但可以长期不间断地作用.理论研究表明,在进入太空的航天器上拉起一张巨大的帆,可为航天器提供足够的动力.如果帆面(看成正方形)边长300米,可使500千克的航天器从静止开始沿半椭圆轨道,经200天的加速飞到火星.如果帆面边长增大到2000米,则可使5吨的飞船飞离太阳系.
看完这篇文章,提起了小明的探究兴趣,小明想进一步研究力和运动之间的关系,于是他设计了如图的实验.用钩码通过细线去拉动小车,不断改变钩码的重量G和小车的质量m,来研究不同受力的情况下小车的运动状态改变的情况.
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图中打点计时器每隔0.02s在纸带上打一个,小明每次测出5个间隔内小车运动的距离,记录在表中.(不考虑小车与木板,绳与滑轮之间的摩擦)
(1)将表中空白的地方填上数据
G=1N         m=1kg
第0.1s内第0.2s内第0.3s内第0.4s内
S(m)0.0050.0150.0250.035
G=2N         m=1kg
第0.1s内第0.2s内第0.3s内第0.4s内
S(m)0.010.030.07
G=2N         m=2kg
第0.1s内第0.2s内第0.3s内第0.4s内
S(m)0.0050.0150.025
(2)小明用钩码通过细线拉动小车,而不是使用弹簧测力计,这样做有什么好处?
(3)根据文中的信息和小明实验的数据,计算边长为2000米,质量为5t的太阳帆航天器仅仅在光压的作用下从静止开始运动1天后,经过的总路程约是多少?(假设太阳帆为绝对黑体,且受到的太阳光压大小不变)

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(1)由于纸带的运动速度不同,两点之间的距离可能不相等.当纸带从静止开始运动时,刚开始速度小,纸带上点之间的距离小,随后速度增大,每增加0.1s,点之间的距离增加相同距离. (2)在受力大小相等时,弹簧的形变要大于细线的形变,对小车不好控制; (3)利用太阳帆的边长,求出其面积,即可利用每平方米受到的光压求出太阳帆所受的压力;由表中数据可总结出物体运动情况和其质量及所受力情况的关系. 【解析】 (1)当G=2N,m=1kg时,分析数据可知: 第0.3s内的距离为0.03m+(0.03m-0.01m)=0.05m; 当G=2N,m=2kg时,第0.4s内通过的距离为0.025m+(0.025m-0.015m)=0.035m; 故答案为:0.05;  0.035;  (2)小明用钩码通过细线拉动小车,而不是使用弹簧测力计,这样做便于控制对小车的拉力一定;   (3)太阳帆的面积S=(2000m)2=4×106m2, 所以太阳帆所受的光压力F=2.5×10-6N/m2×4×106m2=10N, 由表中数据可得,当质量为m=1kg的物体所受力F=G=1N时,第0.1s内运动了0.005m,第0.2s、0.3s、0.4s内等运动的距离依次增加了0.01m;当质量为m=1kg的物体所受力F=G=2N时,第0.1s内运动了0.005m×=0.01m,第0.2s、0.3s、0.4s内等运动的距离依次增加了0.01m×=0.02m;当质量为m=2kg的物体所受力F=G=2N时,第0.1s内运动了0.005m×=0.005m,第0.2s、0.3s、0.4s内等运动的距离依次增加了0.01m×=0.01m. 所以质量为m=5t=5×103kg的太阳帆航天器在光压力F=10N时,第0.1s内运动0.005m×,第0.2s、0.3s、0.4s内等运动的距离依次增加了0.01m×, 所以从静止开始运动1天t=24×3600s=86400s=0.1s×864000后,太阳帆航天器经过的总路程约是0.005m×+(0.005m×+0.01m××1)+(0.005m×+0.01m××2)+(0.005m×+0.01m××3)+(0.005m×+0.01m××4)+…+【0.005m×+0.01m××(864000-1)】={0.005m×+【0.005m×+0.01m××(864000-1)】}×864000=7464960m. 答:经过的总路程为7464960m.
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考点分析:
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某科学兴趣小组的同学在实验室发现一个有趣的元件(如图甲所示):透明玻璃壳内有一个标有“6V 3.6W”字样的小灯泡L(阻值不变)和一个由一种半导体材料制成的导体R,A、B、C是其外露的三个接线柱.为进一步了解导体R的某些特征,他们使用了如图乙所示电源电压恒为6V的实验装置,把导线M、N分别与A,C接线柱相连,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,测得了一组电流表和电压表的读数,并绘制成图丙所示曲线.
(1)小灯泡L的电阻和它正常工作时的电流是多少?
(2)小明同学在原来连线的基础上,再用导线连接A、B两个接线柱,闭合开关S,把滑片P移到a端,此时电流表的示数是多少安培?
(3)若把导线M、N分别接到A、B接线柱上,闭合开关S,把滑片P移到a端,则小灯泡消耗的电功率为多少?

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如图所示,在建筑工地上有一台塔式起重机.其部分技术参数如下表所示.
吊臂前端起重质量(kg)700
最大起重质量(kg)3000
最大提升速度(m/s)0.7
独立使用高度(m)30.5
平衡块质量(kg)6000
总功率(kW)24
(1)该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少?吊起的建筑材料达到最大起重量时,建筑材料到塔的距离是最近还是最远?(g取10N/kg)
(2)该起重机将重为1×104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m,起重机对建筑材料做了多少有用功?如果起重机的实际总功率为14kW,起重机的机械效率是多大?

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研究水从容器底部的排水孔流出时,排尽水所用的时间t与水的深度h和孔直径d的关系,取四个同样大小的圆柱形容器,容器的底部各有一个排水孔.容器中放入一定深度的水,打开排水孔让水流出,用秒表测量水完全流出所有的时间,将测量的数据记录下表中.
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(1)初步分析表中的数据,可以得到哪两条结论?
(2)进一步分析排尽水所用的时间与水深的关系,还有什么新的发现?
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manfen5.com 满分网在“研究杠杆平衡条件”实验中
(1)实验前出现图甲所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的螺母向______调(填“左”或“右”)
(2)实验过程中出现图乙所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应将右边的钩码向______(填“左”或“右”)移动______格.
(3)图乙中杠杆水平平衡后,在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码,这时杠杆将______.(填“保持水平平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”)
(4)物理课本中有这样一句话“托盘天平是支点在中间的等臂杠杆,天平平衡时砝码的质量等于被测物体的质量”.实际上使用天平经常同时用到砝码和游码,此时被测物体的质量应______砝码的质量(填“大于”“小于”或“等于”).
(5)如图丙所示的案秤是个不等臂杠杆,请你根据杠杆的平衡条件,说明用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物的道理______
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利用如图所示的实验器材,测定额定电压为6V的小灯泡电功率.已知滑动变阻器上标有“12Ω 1A”字样,电源电压保持不变.
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实验步骤如下:
A.连接电路.在甲图上补画一根导线,使得测定小灯泡电功率的电路完整,要求滑片P向右移动时,小灯泡变暗.
B.连好电路后,要使滑动变阻器的电阻全部接入电路,应先将滑片P移至______端,再闭合开关S,此时电压表示数为4.2V,对应的电流表示数如图乙所示.
C.调节滑片,当P移至ab中点时,小灯泡恰好正常发光.
D.继续调节滑片,当P移至另一点时,灯泡偏亮,读出电压表、电流表值分别为6.5V、0.52A,记录在下表中.
实验次数电压表示数/V电流表示数/A亮度功率/W
14.2______偏暗______
26.0______正常______
36.50.52偏亮3.38
请你填全上表空格中的数据,再分析表格中的信息.得到的结论是(写出两条即可):____________
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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