题目内容
【题目】如图所示,长L=2m的水平轨道AB与一竖直平面内半径R=0.8m的光滑圆弧轨道BC相切于B点,AB段粗糙,在A端固定一轻质弹簧,质量m=1kg的滑块从C点由静止滑下,弹簧被压缩到最短时的长度x=0.6m.已知滑块与AB段的动摩擦因数μ=0.25,g=10m/s2.求:
(1)滑块在B点时受到的支持力大小;
(2)弹簧压缩的最大弹性势能Ep.
【答案】(1)滑块在B点时受到的支持力大小是30N;
(2)弹簧压缩的最大弹性势能Ep是4.5J.
【解析】
(1)滑块从C到B的过程,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律可得到滑块到达B点的速度.在B点,根据牛顿第二定律列式,联立即可求解滑块在B点时受到的支持力大小;
(2)对于整个过程,小球的重力势能减小最终转化为弹簧的弹性势能和内能,根据能量守恒求解最大弹性势能Ep.
(1)滑块从C到B的过程,由机械能守恒得:mgR=
在B点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m
联立解得:滑块在B点时受到的支持力FN=3mg=30N
(2)对于整个过程,由能量守恒定律得
mgR=μmg(L-x)+Ep,
解得Ep=mgR-μmg(L-x)=4.5J
【题目】一位同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)下列是供学生自主选择的器材。你认为应选用的器材是 。(填写器材的字母代号)
A.约1m长的细线 |
B.约0.3m长的铜丝 |
C.约0.8m长的橡皮筋 |
D.直径约1cm的实心木球 |
E.直径约1cm的实心钢球
F.直径约1cm的空心铝球
(2)该同学在安装好如图所示的实验装置后,测得单摆的摆长为L,然后让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球某次经过最低点时开始计时,在完成N次全振动时停止计时,测得时间为t。请写出测量当地重力加速度的表达式g=_________。(用以上测量的物理量和已知量的字母表示)
(3)为减小实验误差,该同学又多次改变摆长L,测量多组对应的单摆周期T,准备利用T2-L的关系图线求出当地重力加速度值。相关测量数据如下表:
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
L/m | 0.800 | 0.900 | 1.000 | 1.100 | 1.200 |
T/s | 1.79 | 1.90 | 2.01 | 2.11 | 2.20 |
T2/s2 | 3.22 | 3.61 | 4.04 | 4.45 | 4.84 |
该同学在图中已标出第1、2、3、5次实验数据对应的坐标,请你在该图中用符号“+”标出与第4次实验数据对应的坐标点,并画出T2-L关系图线。
(4)根据绘制出的T2-L关系图线,可求得g的测量值为 m/s2。(计算结果保留2位有效数字)