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(shè)繩子為理想輕繩，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少？


解析:

  設(shè)懸線長(zhǎng)為l，下球被釋放后，先做自由落體運(yùn)動(dòng)，直到下落高度為h=2lsin，處于松馳狀態(tài)的細(xì)繩被拉直為止。這時(shí)，小球的速度豎直向下，大小為。

當(dāng)繩被拉直時(shí)，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(yīng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能）；小球以切向分量開(kāi)始作變速圓周運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，在繩子拉直后的過(guò)程中機(jī)械能守恒，有

 

在最低點(diǎn)A，根據(jù)牛頓第二定律，有

所以，繩的拉力 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作：
①用游標(biāo)上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測(cè)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(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)上，測(cè)量擺線長(zhǎng)，通過(guò)計(jì)算得到擺長(zhǎng)L．
②用秒表測(cè)量單擺的周期．當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)并記為n=0，單擺每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時(shí)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(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
③測(cè)量出多組周期T、擺長(zhǎng)L數(shù)值后，畫(huà)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(shí)值比較，發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)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(cè)定其擺長(zhǎng)
C．將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng)  D．開(kāi)始計(jì)時(shí)誤記為n=1
⑤該小組的另一同學(xué)沒(méi)有使用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度．他采用的方法是：先測(cè)出一擺線較長(zhǎng)的單擺的振動(dòng)周期T1，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度△l，再測(cè)出其振動(dòng)周期T2．用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)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(gè)小燈泡上標(biāo)有“4.8V  2W”的字樣，現(xiàn)在測(cè)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(guān)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(dòng)變阻器R（10Ω，2A）  G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計(jì)）    H．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干
①為了使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用
A
A
，定值電阻應(yīng)選用
D
D
，從而改裝電壓表；
②為減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求從零開(kāi)始多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D4的方框內(nèi)畫(huà)出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出P-U2圖象，下面的圖4中四個(gè)圖象中可能正確的是
C
C
．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

有人說(shuō)礦區(qū)的重力加速度偏大，某同學(xué)“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)探究該問(wèn)題．
（1）他用最小分度為毫米的米尺測(cè)得擺線的長(zhǎng)度L為800.0mm，用游標(biāo)為10分度的卡尺測(cè)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(kāi)一個(gè)小角度由靜止釋放，使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，當(dāng)擺動(dòng)穩(wěn)定后，在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表，并數(shù)下“0”，直到擺球第N次同向通過(guò)平衡位置時(shí)按停秒表，秒表讀數(shù)如圖2所示，讀出所經(jīng)歷的時(shí)間t=
54
54
s
（2）根據(jù)上述物理量，寫(xiě)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為
4π2N2(L+
D
2
)
t2
4π2N2(L+
D
2
)
t2
．（用L、D、N、t等符號(hào)表示）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（1）在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某一同學(xué)用最小分度為毫米的米尺測(cè)得擺線的長(zhǎng)度為980.0mm，用游標(biāo)上有10個(gè)小的等分度的游標(biāo)卡尺測(cè)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(zhǎng)為
991.0
991.0
mm．把擺球從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)小角度由靜止釋放，使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定后，在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表，并數(shù)下“1”，直到擺球第n此同向通過(guò)平衡位置時(shí)按停秒表，讀出經(jīng)歷的時(shí)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(cè)重力加速度時(shí)，測(cè)出機(jī)組擺長(zhǎng)和相應(yīng)周期T，并作出T2-L圖線，如圖2所示，圖線上A、B兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：
①需要測(cè)量擺球直徑，如圖1所示，擺球直徑為
 
cm；讓刻度尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖2所示，那么單擺擺長(zhǎng)是
 
．
精英家教網(wǎng)
②為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)L并測(cè)出相應(yīng)的振動(dòng)周期T，從而得出幾組對(duì)應(yīng)的L與T2的數(shù)據(jù)，如圖所示．再以L為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，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(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)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(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)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(gè)小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)．請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖4．
②實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：
A．正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開(kāi)啟電源，合上開(kāi)關(guān)；
B．讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；
C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，
 
，合上開(kāi)關(guān)，重復(fù)B的操作．
③該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此給出了圖5的關(guān)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(cè)微器測(cè)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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