21.(18分)

(1)(9分)某同学设计了一个测量物体质量的装置,如图所示,其中P是光滑水平轨道,A是质量为M的带夹子的已知质量金属块,Q是待测质量的物体(可以被A上的夹子固定)。已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为,其中m是振子的质量,k是与弹簧的劲度系数有关的常数。

① 简要写出测量方法及所需测量的物理量(用字母表示)

A.                        

B.                           

② 用所测物理量和已知物理量求解待测物体质量的计算式为m=         

(2)(9分)物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关。如图所示,为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω和关系,可采用下述方法:先让砂轮由动力带动匀速旋转,测行其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下。测出脱离动力到停止转动砂轮转过的转数n,测得几组不同的ω和n如下表所示:

ω(rad/s)
0.5
1
2
3
4
N
5
20
80
180
320
Ek(J)
 
 
 
 
 

另外已测得砂轮转轴的直径为1cm,转轴间的摩擦力为

① 试计算出每次脱离动力时砂轮的转动动能,并填入上表中

② 试由上述数据推导出该砂轮转动动能Ek与角速度ω的关系式Ek=       

③ 若脱离动力后砂轮角速度为2.5rad/s,则它转过45转后角速度为     rad/s

 0  135963  135971  135977  135981  135987  135989  135993  135999  136001  136007  136013  136017  136019  136023  136029  136031  136037  136041  136043  136047  136049  136053  136055  136057  136058  136059  136061  136062  136063  136065  136067  136071  136073  136077  136079  136083  136089  136091  136097  136101  136103  136107  136113  136119  136121  136127  136131  136133  136139  136143  136149  136157  447348 

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