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如图所示,一根轻绳一端系一个小球,另一端固定在O点,在O点有一个能测量绳的拉力的...

如图所示,一根轻绳一端系一个小球,另一端固定在O点,在O点有一个能测量绳的拉力的测力传感器E,让小球绕O点在竖直平面内做圆周运动,如图(a)所示.由传感器测出拉力F随时间t的变化图象如图(b)所示.已知小球在最低点A的速度vA=6m/s.求manfen5.com 满分网
(1)小球圆周运动周期;  
(2)小球的质量;
(3)轻绳的长度L;
(4)小球在最高点的动能.
小球在竖直平面内做简谐运动,在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力,此时拉力最大;在最大位移处,绳子的拉力等于重力的一个分力,此时拉力最小.根据在一次全振动中两次经过平衡位置,求出小球的周期.速度的变化的周期等于小球运动的周期.根据牛顿第二定律与小球的机械能守恒定律,可列出方程求出小球的质量与轻绳的长度.再由动能定理可求出小球在最高点的动能. 【解析】 (1)由F与t的图象关系可知:小球圆周运动周期为2s (2)当小球在最高点时,绳子的拉力最小;小球在最低点时,绳子的拉力最大.且小球从最低点到最高点过程中只有重力做功,所以小球的机械能守恒. 则有:最高点 最低点 最低点到最高点,机械能守恒定律: 由上三式可得:小球的质量m=0.2kg (3)轻绳的长度L=R=0.6m (4)小球在最高点的动能Ek==1.2J 答:(1)小球圆周运动周期2s;   (2)小球的质量0.2kg; (3)轻绳的长度0.6m; (4)小球在最高点的动能1.2J.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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