题目内容

4.将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,图甲中O点为单摆的悬点,现将小球(可视为质点)拉到A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动,其中B点为运动中最低位置.∠AOB=∠COB=α,且是未知量,图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线,L=0.4m,据力学规律和题中信息(g取10m/s2)下列选项正确的是(  )
A.摆球质量约为0.05KgB.摆球质量约为0.5Kg
C.摆动过程中的最大速度为0.4m/sD.摆动过程中的最大速度为0.8m/s

分析 小球在最高点时绳子的拉力最小,在最低点时绳子拉力最大,求出最高点和最低点绳子拉力的表达式,再结合动能定理或机械能守恒定律求出摆球的质量和最大速度.

解答 解:在最高点A,有:Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有:Fmax=mg+$\frac{m{v}^{2}}{L}$
从A到B,滑块机械能守恒,有:mgR(1-cosθ)=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
代入数据得:m=0.05kg;v=0.283m/s
故A正确,B、C、D错误;
故选:A.

点评 解答本题的关键掌握单摆的运动规律,知道单摆的周期公式,以及会灵活运用机械能守恒定律、牛顿第二定律解题.

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