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,图甲表示小滑块(可视为质点)沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的A、A′之间来回滑动,A,A′点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为θ,θ很小.图乙表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线,且图中t=0t=0为滑块从A点开始运动的时刻,试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息,求:

(1)容器的半径;
(2)小滑块的质量;
(3)滑块运动过程中的守恒量.
(1)容器的半径;
(2)小滑块的质量;
(3)滑块运动过程中的守恒量.
(1)完成一次全振动的时间为一个周期,由图乙得小滑块做简谐振动的周期:T=
s
由T=2π
=
,得R=0.1m
(2)在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有Fmax=m
+mg=0.510N
从A到B,滑块机械能守恒,有mgR(1-cosθ)=
mv2
解得:m=0.05kg.
(3)滑块机械能守恒,规定B点为0势能点,机械能E=mgR(1-cosθ)=5×10-4J.
| π |
| 5 |
由T=2π
|
| π |
| 5 |
(2)在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有Fmax=m
| v2 |
| R |
从A到B,滑块机械能守恒,有mgR(1-cosθ)=
| 1 |
| 2 |
解得:m=0.05kg.
(3)滑块机械能守恒,规定B点为0势能点,机械能E=mgR(1-cosθ)=5×10-4J.
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