Question

（1）如圖所示，小明將一枚硬幣放在碗的底部，眼睛在A處恰好看不到它，這是因為光的   現象。沿碗壁緩緩向碗中加水，小明在A處又看到硬幣，這是利用了光的     現象，此時小明看到的是硬幣的      (選填“虛”或“實”）像。

（2）如圖所示，在水平桌面上放置一個硬幣并沿箭頭所示方向吹氣，發現有幾次“硬幣起飛”了，小明思考產生這一現象的原因：通過硬幣上部空氣流速大，壓強       ；而硬幣下面沒有氣流通過，下方氣壓始終是p₀，從而產生壓力差，給硬幣一個向上的動力。

（3）“硬幣起飛”的條件是什么呢？查尋規律：在地面附近同一高度或高度差不顯著的情況下，空氣流速v與壓強p的關系可表示為1/2ρv²＋p = p₀（其中ρ表示空氣密度，p₀是常數，表示沒有氣流時的環境氣壓）。本研究需要知道硬幣的質量m（或重力G）和硬幣上（或下）表面面積S。

（4）小明同學用如圖所示的方法測定硬幣表面面積，圖中刻度尺的示數為     cm ，由此測得硬幣的直徑，算出硬幣的表面積S。

（5）先利用天平稱出多個硬幣的總質量，然后計算出單個硬幣的質量。(4)(5)兩次實驗中用了同一種方法測物理量，這樣做的目的是                         。

（6）請導出剛好將硬幣吹起時吹氣速度v的表達式 v=_____ ____（用ρ、S、m表示）。

 

Answer 1

【答案】

（1）直線傳播、折射、虛 （2）   小     （4）    7.40       cm

（5）減小測量誤差   （6）

【解析】

試題分析：光在同種均勻介質中沿直線傳播；硬幣反射的光由水斜射入空氣時發生折射，折射光線進入小明的眼睛從而看到了硬幣，小明所看到的硬幣是由光的折射形成的虛像；流體流速越大，流體產生的壓強越小；流體流速越小，流體產生的壓強越大；兩端硬幣與刻度尺的接觸點示數之差是四枚硬幣的直徑之和，確定刻度尺的最小分度值，讀出刻度尺示數，然后求出硬幣的直徑；測多算少，可以減小測量誤差；對硬幣受力分析，由平衡條件列方程，然后求出空氣的速度。當眼睛在A處時，硬幣反射的光線由于沿直線傳播而被碗擋住，不能進入小明的眼睛，所以看不到硬幣；硬幣反射的光線由水斜射入空氣時發生折射，折射角大于入射角，折射光線向水面偏折，折射光線進入小明的眼睛，小明看到了“硬幣”，小明看到的硬幣實際上是光的折射形成的虛像；對著硬幣上方吹氣時，使硬幣上方的空氣流速變大，壓強變小，小于硬幣下方氣體的壓強，產生壓力差，給硬幣一個向上的動力，當向上的動力大于硬幣的重力時硬幣會起飛；由圖知，刻度尺的分度值是1mm，左端硬幣與刻度尺的零刻度線對齊，最右端的硬幣所對應的刻度是7.40cm，則硬幣的直徑先利用天平稱出多個硬幣的總質量，然后計算出單個硬幣的質量，⑤⑥這樣做的目的是：

測多算少，減小實驗誤差；剛好吹起硬幣時可看作硬幣受到平衡力的作用，即△F=G=mg．

此時硬幣上方的壓強為：；硬幣下方的壓強為：P_下=C（空氣流速為0）；

那么硬幣上下方的壓強差為：；

∵△F=△p?S∴，

則剛好將硬幣吹起時吹氣速度．

考點：此題考查的是力學的綜合。

點評：本題的解題關鍵有以下幾點：

（1）流體壓強與流速的關系：流速越大，壓強越小；流速越小，壓強越大。

（2）知道用累積法測量微小物體的長度、質量或重力。

（3）會用平衡力進行近似計算。