题目内容

李明通过实验画一个电动音叉的振动图象.实验方法为:将一块质量为2 kg、涂有碳黑的玻璃板,由静止开始用恒力竖直向上拉,一个装有指针的振动频率为5 Hz的电动音叉在玻璃板上画出了如图所示的曲线.老师看了之后,对李明说:这个振动图象画失败了,但如果你量一量OA、OB、OC的长度,就可以计算出你的拉力为多少.若量得=1 cm,=4 cm,=9 cm,则拉力F有多大?(g取10 m/s2)

24 N

解析:振动图象的画法有两种:一是用描点法画出;二是在振动物体上固定一记录装置画出,但纸带的运动必须是匀速的,且沿与振动方向垂直的方向运动.由x=vt,知t=x/v,即时间t的大小可用x的大小表示(这类替代法在验证动量守恒定律的实验中使用过).

对本题,由图象所给数据可知:在竖直方向玻璃板做初速度为零的匀加速直线运动,且OA、AB、BC段所用时间为t==0.1 s,抽动的加速度a=Δs/t2=(-)/t2=2 m/s2,对玻璃板应用牛顿第二定律,有F-mg=ma,解之得F=mg+ma=24 N.

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