22.(18分)
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Ⅱ.(9分)利用计算机和力传感器可以比较精确地测量作用在挂钩上的力,并能得到挂钩所受的拉力随时间的变化图像,实验过程中挂钩位置可认为不变。某同学利用力传感器和单摆来验证机械能守恒,实验步骤如下:
①如图丙所示,固定力传感器M;
②取一根不可伸长的细线,一端连
接一小铁球,另一端穿过固定的光
滑小圆环O,并固定在传感器M的
挂钩上(小圆环刚好够一根细线通
过) 。③让小铁球自由悬挂并处于
静止状态,从计算机中得到拉力随
时间的关系图像如图丁所示;④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动,从计算机中得到拉力随时间的关系图像如图戊所示。
请回答以下问题:
(1)由图中数据可求得小圆环O到小铁球球心的距离为 ▲ m(计算时取g≈π2m/s2)
(2)为了验证小铁球在最高点A和最低点C处的机械能是否相等,则
A.一定得测出小铁球的质量m
B.一定得测出细线离开竖直方向的最大偏角β
C.一定得知道当地重力加速度g的大小
D.只要知道图丁和图戊中的F0、F1、F2的大小
(3)若已经用实验测得了第(2)小题中所需测量的物理量,则为了验证小铁球在最高点A和最低点C处的机械能是否相等,只需验证等式 ▲ 是否成立(用题中所给物理量的符号来表示)