题目内容
(08年上海十四校联考)(10分)如图所示,长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4kg,现对筒施加一竖直向下、大小为21N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5s时间,小球恰好跃出筒口,求小球的质量。(取g=10m/s2)
解析:设筒与小球的总质量为M,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动,设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点)
由运动学公式得
(1分)
(2分)
又有L=h1-h2
代入数据解得:a=16m/s2(1分)
又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,据牛顿第二定律有
F+(M-m)g=(M-m)a(4分)
代入数据得m=0.5kg(1分)

(08年上海十四校联考)(6分)学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块(如一把米尺)做成摆(这种摆被称为复摆),如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动,C点为重心,板长为L,周期用T表示。
甲同学猜想:复摆的周期应该与板的质量有关。
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2。
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于L/2。理由是:若OC段看成细线,线栓在C处,C点以下部分的中心离O点的距离显然大于L/2。
为了研究以上猜想是否正确,同时进行了下面的实验探索;
(1)把两个相同的木板完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个木板摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点。则证明了甲同学的猜想是 的(选填“正确”或“错误”)
(2)用T0表示板长为L的复摆堪称摆长为L/2蛋白的周期计算值(),用T表示板长为L复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表:
板长L/cm | 25 | 50 | 80 | 100 | 120 | 150 |
周期计算值T0/s | 0.70 | 1.00 | 1.27 | 1.41 | 1.55 | 1.73 |
周期测量值T/S | 0.81 | 1.16 | 1.47 | 1.64 | 1.80 | 2.01 |
由上表可知,复摆的等效摆长 L/2(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(3)为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标如图。请在坐标纸上作出T―T0图,并根据图象中反映出的规律求出= (保留三位有效数字,其中L等是板长为L时的等效摆长T=2π
)