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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,如图4-2-19所示,甲图表示小滑块(可视为质点)沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面上的点A、A′之间来回滑动.点A、A′与点O连线与竖直方向之间夹角相等且都为θ,均小于10°,乙图表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线,且图中t=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)所给信息,求小滑块的质量、容器的半径及滑块运动过程中的守恒量.(g取10 m/s2

图4-2-19

解析:由图乙得小滑块在点A、A′之间做简谐运动的周期为T= s,由单摆振动周期公式T=2π,得半球形容器半径为R=·g=0.1 m.在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495 N;在最低点B,有Fmax-mg=m得Fmax=mg+m=0.510 N.从点A到点B过程中,滑块机械能守恒,则mv2=mgR(1-cosθ),联立解得cosθ=0.99,m=0.05 kg.滑块的机械能E=mv2=5×10-4 J.

答案:m=0.05 kg        R=0.1 m        E=5×10-4 J


练习册系列答案
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(2006?嘉定区二模)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.

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(1)单摆的振动周期和摆长.
(2)细线对擦边球拉力的最小值Fmin

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(1)单摆的振动周期和摆长;
(2)摆球的质量;?

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(1)单摆的振动周期和摆长;
(2)摆球的质量;
(3)摆球运动过程中的最大速度.

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