一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。
(1)首先,他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动,数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω,如下表。请你根据表中的数据在图甲上绘出F-ω的关系图像。
实验序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
F/N |
2.42 |
1.90 |
1.43 |
0.97 |
0.76 |
0.50 |
0.23 |
0.06 |
ω/rad·s-1 |
28.8 |
25.7 |
22.0 |
18.0 |
15.9 |
13.0 |
8.5 |
4.3 |
(2)通过对图像的观察,兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比。你认为,可以通过进一步的转换,通过绘出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确。
(3)在证实了F∝ω2之后,他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条F-ω图像,他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中,如图乙所示。通过对三条图像的比较、分析、讨论,他们得出F∝ r的结论,你认为他们的依据是_______________________________。
(4)通过上述实验,他们得出:做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r,其中比例系数k的大小为__________,单位是________。
用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10-9 m3,碳的密度是2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1,则该小碳粒含分子数约为__________个(取一位有效数字),所以布朗运动不是分子运动.
摄氏温标:在1954年以前,标准温度的间隔是用两个定点确定的.它们是水在标准大气压下的沸点(汽化点)和冰在标准大气压下与空气饱和的水相平衡时的熔点(冰点).摄氏温标(以前称为百分温标)是由瑞典天文学家A.摄尔修斯设计的.如图7-4-4所示,以冰点定作0 ℃,汽化点定作100 ℃,因此在这两个固定点之间共为100 ℃,即一百等份,每等份代表1度,用1 ℃表示.用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度.摄氏温标用度作单位,常用t表示.热力学温标由英国科学家威廉·汤姆逊(开尔文)创立,把-273 ℃作为零度的温标,叫做热力学温标(或绝对温标).热力学温标用K表示单位,常用T表示.试回答:
图7-4-4
一般实验室里常用的一种摄氏温度计
(1)热力学温标与摄氏温标之间的关系为:_________________.
(2)如果可以粗略地取-273 ℃为绝对零度,在一标准大气压下,冰的熔点为____________℃,即为_______________K,水的沸点是______________℃,即______________K.
(3)如果物体的温度升高1℃,那么,物体的温度将升高______________K.
1 kg 100 ℃的沸水和10 kg 100 ℃的水蒸气温度______________(填“相同”或“不同”).两者接触______________(填“有”或“无”)热交换.
天气预报说某地某日的最高气温是27 ℃,它是______________开尔文.进行低温研究时,热力学温度是2.5 K,它是______________摄氏度.
大气压强为76 cmHg,某一定容气体温度计在室温27 ℃时,开管端的水银面较闭管端的水银面高24 cm,将温度计球泡改放置在温度为57 ℃的液体中,调整闭管端水银面使维持在原来的位置,则最后开管端水银面较闭管端水银面高___________cm.(如图7-4-5)
图7-4-5