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10. 在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示,不可伸长的轻绳一端固定于 O 点,另一端系一待测小球,使其绕 O 做匀速圆周运动,用力传感器测得绳上的拉力为 F,用停表测得小球转过 n 圈所用的时间为 t,用刻度尺测得 O 点到球心的距离为圆周运动的半径 R。下列说法正确的是( )
题图
A.圆周运动轨道可处于任意平面内
B.小球的质量为FRt²/(4π²n²)
C.若误将n−1圈记作n圈,则所得质量偏大
D.若测R时未计入小球半径,则所得质量偏小
【答案】A
【详解】
A.正确。在太空实验室的微重力环境下,小球做匀速圆周运动时绳的拉力提供向心力,轨道平面可以任意取向,不受重力方向限制。
B.错误。由向心力公式 F=m·4π²R/T²,周期 T=t/n,解得 m=Ft²/(4π²Rn²)。选项给出的是 FRt²/(4π²n²),把 R 放在了分子上,错误。
C.错误。若误将 n−1 圈记作 n 圈,则计算时 n 偏大,由 m=Ft²/(4π²Rn²) 知 m 与 n² 成反比,所得质量偏小,而非偏大。
D.错误。若测 R 时未计入小球半径,则 R 的测量值偏小,由 m 与 R 成反比知所得质量偏大,而非偏小。
故选A。
【来源】2023年北京高考真题物理【分值】3 分【题型】单选题【难度】★★★☆☆