题目内容

【题目】一根轻绳一端系一小球,另一端固定在O点,在O点有一个能测量绳的拉力大小的力传感器,让小球绕O点在竖直平面内做圆周运动,由传感器测出拉力F随时间t变化图象如图所示,已知小球在最低点A的速度vA6 m/sg=9.8 m/s2π2=g,求:

(1)小球做圆周运动的周期T

(2)小球的质量m

(3)轻绳的长度L.

【答案】(1)2 s(2)0.2 kg(3)0.61 m

【解析】1)小球在运动的过程中,重力与绳子的拉力之和提供向心力,拉力随运动过程做周期性变化,故拉力的周期也就等于小球做圆周运动的周期,由图可以看出周期T2 s.

2以小球为研究对象,设其在最低点受到拉力TA最高点受拉力TB.

由图可以看出TA=14 NTB=2 N

最低点:TA-mg=

最高点:TB+mg=

AB过程中,只有重力做功.由动能定理得:

mvA2-mvB2=mg·2L

已知TA=14 NTB=2 Ng=9.8 m/s2vA=6 m/s代入①②③式,

联立解得:m≈0.2 kgL≈0.61 m

3)由(2)中已解得轻绳长度L=0.61 m.

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