如圖4-1所示:擺球的質(zhì)量為m,從偏離水平方向30°的位置由靜釋放,設繩子為理想輕繩,求小球運動到最低點A時繩子受到的拉力是多少?


解析:

  設懸線長為l,下球被釋放后,先做自由落體運動,直到下落高度為h=2lsin,處于松馳狀態(tài)的細繩被拉直為止。這時,小球的速度豎直向下,大小為

當繩被拉直時,在繩的沖力作用下,速度v的法向分量減為零(由于繩為理想繩子,能在瞬間產(chǎn)生的極大拉力使球的法向速度減小為零,相應的動能轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能);小球以切向分量開始作變速圓周運動到最低點,在繩子拉直后的過程中機械能守恒,有

 

在最低點A,根據(jù)牛頓第二定律,有

所以,繩的拉力 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)某同學在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進行了如下的操作:
①用游標上有10個小格的游標卡尺測量擺球直徑如圖1所示,擺球直徑為
2.06
2.06
cm.把擺球用細線懸掛在鐵架臺上,測量擺線長,通過計算得到擺長L.
②用秒表測量單擺的周期.當單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并記為n=0,單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù),當數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如圖2所示,該單擺的周期是T=
2.24
2.24
s(結果保留三位有效數(shù)字).
③測量出多組周期T、擺長L數(shù)值后,畫出T2-L圖象如圖2,此圖線斜率的物理意義是
C
C

A.g     B.
1
g
      C.
4π2
g
      D.
g
4π2

④與重力加速度的真實值比較,發(fā)現(xiàn)測量結果偏大,分析原因可能是
D
D

A.振幅偏小  B.在單擺未懸掛之前先測定其擺長
C.將擺線長當成了擺長  D.開始計時誤記為n=1
⑤該小組的另一同學沒有使用游標卡尺也測出了重力加速度.他采用的方法是:先測出一擺線較長的單擺的振動周期T1,然后把擺線縮短適當?shù)拈L度△l,再測出其振動周期T2.用該同學測出的物理量表達重力加速度為g=
g=
4π2△l
T
2
1
-
T
2
2
g=
4π2△l
T
2
1
-
T
2
2

(2)(8分)有一個小燈泡上標有“4.8V  2W”的字樣,現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率,并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U 2的關系曲線.有下列器材可供選用:
A.電壓表V1(0~3V,內(nèi)阻3kΩ)    B.電壓表V2(0~15V,內(nèi)阻15kΩ)
C.電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻約1Ω)   D.定值電阻R1=3kΩ     E.定值電阻R2=15kΩ           F.滑動變阻器R(10Ω,2A)  G.學生電源(直流6V,內(nèi)阻不計)    H.開關、導線若干
①為了使測量結果更加準確,實驗中所用電壓表應選用
A
A
,定值電阻應選用
D
D
,從而改裝電壓表;
②為減小實驗誤差,并要求從零開始多測幾組數(shù)據(jù),請在圖4的方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖;
③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出P-U2圖象,下面的圖4中四個圖象中可能正確的是
C
C

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科目:高中物理 來源: 題型:

有人說礦區(qū)的重力加速度偏大,某同學“用單擺測定重力加速度”的實驗探究該問題.
(1)他用最小分度為毫米的米尺測得擺線的長度L為800.0mm,用游標為10分度的卡尺測得擺球的直徑如圖1所示,擺球的直徑D為
20.1
20.1
mm.他把擺球從平衡位置拉開一個小角度由靜止釋放,使單擺在豎直平面內(nèi)擺動,當擺動穩(wěn)定后,在擺球通過平衡位置時啟動秒表,并數(shù)下“0”,直到擺球第N次同向通過平衡位置時按停秒表,秒表讀數(shù)如圖2所示,讀出所經(jīng)歷的時間t=
54
54
s
(2)根據(jù)上述物理量,寫出當?shù)氐闹亓铀俣鹊谋磉_式為
4π2N2(L+
D
2
)
t2
4π2N2(L+
D
2
)
t2
.(用L、D、N、t等符號表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中,某一同學用最小分度為毫米的米尺測得擺線的長度為980.0mm,用游標上有10個小的等分度的游標卡尺測得擺球的直徑如圖1所示,擺球的直徑為
22.0
22.0
mm,該單擺的擺長為
991.0
991.0
mm.把擺球從平衡位置拉開一個小角度由靜止釋放,使單擺在豎直平面內(nèi)擺動,當擺球擺動穩(wěn)定后,在擺球通過平衡位置時啟動秒表,并數(shù)下“1”,直到擺球第n此同向通過平衡位置時按停秒表,讀出經(jīng)歷的時間t,則單擺的周期為
t
n-1
t
n-1

(2)利用單擺周期公式測重力加速度時,測出機組擺長和相應周期T,并作出T2-L圖線,如圖2所示,圖線上A、B兩點的縱坐標分別為(x1,y1),(x2,y2),則可以得重力加速度g=
4π2(x2-x1)
y2-y1
4π2(x2-x1)
y2-y1

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗時:
①需要測量擺球直徑,如圖1所示,擺球直徑為
 
cm;讓刻度尺的零點對準擺線的懸點,擺線豎直下垂,如圖2所示,那么單擺擺長是
 

精英家教網(wǎng)
②為了提高實驗精度,在實驗中可改變幾次擺長L并測出相應的振動周期T,從而得出幾組對應的L與T2的數(shù)據(jù),如圖所示.再以L為橫坐標,T2為縱坐標,將所得數(shù)據(jù)連成直線,并求得該直線的斜率為k.則重力加速度g=
 
.(用k表示)
(2)某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率,所用器材包括:輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關和導線等.
①他們截取了一段金屬絲,拉直后固定在絕緣的米尺上,并在金屬絲上夾上一個小金屬夾,金屬夾可在金屬絲上移動.請根據(jù)現(xiàn)有器材,設計實驗電路,并連接電路實物圖4.
②實驗的主要步驟如下:
A.正確連接電路,設定電阻箱的阻值,開啟電源,合上開關;
B.讀出電流表的示數(shù),記錄金屬夾的位置;
C.斷開開關,
 
,合上開關,重復B的操作.
③該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數(shù)據(jù),并據(jù)此給出了圖5的關系圖線,其斜率為
 
A-1?m-1(保留三位有效數(shù)字);圖線縱軸截距與電源電壓的乘積代表了
 
電阻之和.
④他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖6所示.金屬絲的直徑是
 
.圖5中圖線的斜率、電源電壓金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是
 

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