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将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力.图甲中O点为单摆的固定悬点,现将小摆球(可视为质点拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置,∠AOB=∠COB=α;α小于10°且是未知量.图乙表示由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻.试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息求:(g取10m/s2
(1)单摆的振动周期和摆长;
(2)摆球的质量;
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(1)根据一个周期内两次经过最低点,最低点的拉力最大,从F-t图线中得出周期.根据单摆的周期公式T=求出单摆的摆长. (2)摆球在最高点,绳子的拉力最小,为Fmin=mgcosθ,在最低点速度最大,沿半径方向上的合力提供向心力,此时拉力最大,有Fmax=+mg,从最高点到最低点运用机械能守恒定律求出摆球的质量. 【解析】 (1)从F-t图线可知,单摆的周期T=0.4πs. 根据单摆的周期公式T=得, L=. 答:单摆的周期为0.4πs,摆长为0.4m. (2)在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495N 在最低点B,有Fmax=+mg 从A到B,滑块机械能守恒,有mgR(1-cosθ)= 联立三式解得:m=0.05kg. 答:摆球的质量为0.05kg.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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