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(13分)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、说明: 6ec8aac122bd4f6e之间来回滑动。A、说明: 6ec8aac122bd4f6e点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为θ,均小于10º,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=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,求小滑块的质量、容器的半径及滑块运动过程中的机械能。

(g取10m/s2

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

答案:
小滑块质量m=0.05kg,容器的半径R=0.1m,滑块运动的机械能为 【解析】滑块做简谐运动,与单摆类似。由乙图得小滑块在A、之间做简谐运动的周期···········① 由单摆振动周期公式 得球形容器半径 带入数据,得R=0.1m···········②                        (4分) 在最高点A,有·········③ 在最低点B,有·········④ 从A到B过程中,滑块机械能守恒,则有 ·········⑤ 由②③④⑤解得:,则m=0.05kg 滑块机械能 从以上分析可求出小滑块质量m=0.05kg,容器的半径R=0.1m,滑块运动的机械能为.
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