题目内容

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点为单摆的固定悬点,现将质量m=0.05kg的小摆球(可视为质点)拉至A点(此时细线处于张紧状态),释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,其中B点为运动中的平衡位置。∠AOB=∠COB=θ(θ小于5°且是未知量)。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。试根据力学规律和题中所给的信息,(g=10m/s2),求:

 ⑴单摆的振动周期和摆长。

 ⑵摆球运动到平衡位置时的速度。

 ⑶图乙中细线拉力最小值为多少?

 

【答案】

(1) L=0.4m ⑵v =0.283m/s  ⑶Fmin=0.495N     

【解析】(1)由F -t图可得:T=0.4πs 

由T=2π    得L=0.4m   

(2)由F -t图可得,摆球运动到平衡位置时细线的拉力Fmax= 0.510N,此时有:

Fmax-mg=     所以v =0.283m/s      

(3)从A到B,由机械能守恒,    

Fmin=mg         解得:Fmin=0.495N       

 

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