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题目
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卡文迪许设计扭秤实验测定了万有引力恒量,实验中通过万有引力使石英丝扭转的办法巧妙地测量了极小的万有引力.现有学生研究用某种材料做成的圆柱体在外力矩作用下发生扭转的规律,具体做法是:做成长为L、半径为R的圆柱体,使其下端面固定,在上端面施加一个扭转力矩M,使上端面半径转过一扭转角θ,现记录实验数据如下:
答案
核心考点
试题【卡文迪许设计扭秤实验测定了万有引力恒量,实验中通过万有引力使石英丝扭转的办法巧妙地测量了极小的万有引力.现有学生研究用某种材料做成的圆柱体在外力矩作用下发生扭转】;主要考察你对万有引力定律及其应用等知识点的理解。[详细]
举一反三
实验次数M/×10-2N•mL/×10-2mR/×10-4mθ/度
11555.1
225510.0
3210519.9
4210105.0
5310530.2
6315544.9
7420158.9
(1)研究一个变量与多个因素有关时,应该采用控制变量法.
根据实验数据得θ与M、L、R的关系是θ=
2.5×10-3ML
R2

(2)做成一个长为0.4m,半径为0.002m的圆柱体,在下端面固定,上端面受到M=4×10-2N•m的扭转力矩作用下,
根据θ=
2.5×10-3ML
R2
解得10°
上端面将转过的角度是解得10°
(3)根据θ=
2.5×10-3ML
R2

K=
M
θ
=
R2
2.5×10-3L

(4)根据上述结果K=
M
θ
=
R2
2.5×10-3L

为提高实验的灵敏度,卡文迪许在选取石英丝时,应选用长度长一点、截面细一点的石英丝,会导致石英丝更容易转动.
故答案为:(1)控制变量;θ=
2.5×10-3ML
R2
(或θ∝ML/R2
(2)10°.
(3)K=
R2
2.5×10-3L
(或K∝R2/L)
(4)长、细
万有引力定律是人类科学史上最伟大的发现之一,下列与万有引力相关的说法不正确的是(  )
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A.海王星是根据万有引力定律被发现的
B.卡文迪许用实验的方法证明了万有引力定律
C.引力常量的单位是N•m2/kg2
D.两个质量为1kg的质点相距1 m时的万有引力为6.67 N
开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律,其中第三定律的内容是:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》.
(1)请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律(设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动);
(2)万有引力定律的正确性可以通过“月-地检验”来证明:
如果重力与星体间的引力是同种性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么,由于月心到地心的距离是地球半径的60倍;月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.
试根据上述思路并通过计算证明:重力和星体间的引力是同一性质的力(已知地球半径为6.4×106m,月球绕地球运动的周期为28天,地球表面的重力加速度为9.8m/s2).
如图所示为卡文迪许测定万有引力常量的实验示意图,关于这个实验正确的说法有______
A.此装置须放在密闭的室内进行
B.T型架由细绳悬挂着
C.T型架扭转θ角时,由平面镜M反射的光线也转动θ角
D.G值等于6.67×10-11牛•米2/千克2魔方格
卡文迪许通过实验研究得出万有引力恒量的实验装置示意图是图______;库仑通过实验研究得出电荷之间相互作用力规律的实验装置示意图是图______.

魔方格
地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为(  )
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