Question

5．2013年6月20日上午10時，中國載人航天史上的首堂太空授課開講．神舟十號女航天員王亞平在天宮一號開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，為全國青少年進(jìn)行太空授課．很多同學(xué)對太空中的特殊環(huán)境提出了猜想，讓我們一起來分享一下：
（1）如圖，王亞平太空中制作了一個“水球”，利用圖中所示的現(xiàn)象原理可以制成照相機(jī)．（選填“投影儀”、“放大鏡”、“照相機(jī)”）
（2）有同學(xué)提出，如果想煮雞蛋，可以打開一個雞蛋懸浮在空氣中，然后點(diǎn)燃酒精燈進(jìn)行加熱，你認(rèn)為這可行嗎？不可行．
（3）還有很多同學(xué)提出了許許多多奇思妙想，以下這些現(xiàn)象，你認(rèn)為可以在天宮一號中完成的是A
A．空間站里如果有蚊子的話，能夠正常飛行；
B．在太空中可以利用天平稱量出物體的質(zhì)量；
C．空間站里可以利用滾擺演示動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化；
D．在空間站里，完成過濾水中泥沙的實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡是利用光的折射原理，照相機(jī)、攝像機(jī)都是利用u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像的原理制成的，此時的物與像在透鏡的兩側(cè)．
（2）在太空中，酒精燈可以點(diǎn)燃，但很快就熄滅，不能煮熟任何東西；
（3）地球表面及附近的一切物體都受到重力的作用．在太空艙中，物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)無法完成．

解答 解：（1）水球具有中間厚，邊緣薄的特點(diǎn)，因此水球相當(dāng)于一個凸透鏡，因此看到的倒影是凸透鏡成倒立實(shí)像的結(jié)果，照相機(jī)鏡頭的原理是利用凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像的原理．
（2）在地面上，火焰燃燒時產(chǎn)生的熱使得火焰區(qū)域的氣體膨脹，密度變小，在空氣中上升，周邊的空氣向火焰區(qū)補(bǔ)充進(jìn)來．于是不斷有新鮮的富含氧氣的空氣可以來助燃．在失重條件下，熱空氣不會上升（其實(shí)也已經(jīng)無所謂“上”），火焰不再是火苗形狀，而是一個球形．沒有外來空氣補(bǔ)充的情況下，火焰將周邊幾cm范圍內(nèi)的氧氣耗盡后就會自行熄滅．所以在太空中，酒精燈可以點(diǎn)燃，但很快就熄滅，不能煮熟任何東西；
（3）A、空間站里如果有蚊子的話，失重狀態(tài)下，蚊子重力比較小，可以正常飛行，符合題意；
B、天平實(shí)際上是等臂杠桿，根據(jù)杠桿平衡原理，當(dāng)兩個托盤中物體的質(zhì)量相同時，天平就會平衡，被測物體的質(zhì)量就等于砝碼的質(zhì)量．當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，物體和砝碼對天平兩臂上的托盤壓力為零，天平始終平衡，無法測量物體的質(zhì)量，故在太空艙中不能用天平測量物體的質(zhì)量．不符合題意；
C、滾擺在上升下降過程中重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，在太空艙失重狀態(tài)下，滾擺無法正常工作．不符合題意；
D、在空間站里，完成過濾水中泥沙的實(shí)驗(yàn)過程中利用的是物體的重力，在太空艙中不能完成．不符合題意．
故答案為：（1）照相機(jī)；（2）不可行；（3）A．

點(diǎn)評 此題考查了凸透鏡成像的規(guī)律及其應(yīng)用、失重狀態(tài)下天平、彈簧測力計(jì)的使用、質(zhì)量是否變化和慣性的影響因素等規(guī)律，都是力學(xué)的重要內(nèi)容，并且容易出錯，需要深入理解概念或規(guī)律的內(nèi)涵，認(rèn)真審題，正確解答．