Question

【題目】將力傳感器連接到計算機上，不僅可以比較精確地測量力的大小，還能得到力隨時間變化的關(guān)系圖象。甲圖中，某同學(xué)利用力的傳感器測量小滑塊在光滑半球形容器內(nèi)的運動時對容器的壓力來驗證小滑塊的機械能守恒，實驗步驟如下：

①如圖甲所示，將壓力傳感器M固定在小滑塊的底部；

②讓小滑塊靜止在光滑半圓形容器的最低點，從計算機中得到小滑塊對容器的壓力隨時間變化的關(guān)系圖象如圖乙所示；

③讓小滑塊沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的之間往復(fù)運動，、與豎直方向之間的夾角相等且都為θ（θ<5°）從計算機中得到小滑塊對容器的壓力隨時間變化的關(guān)系圖象如圖丙所示。

請回答以下問題：

（1）小滑塊的重量F0為____________N。

（2）為了驗證小滑塊在最高點A和最低點處的機械能是否相等，則____________。

A．一定得測出小滑塊的質(zhì)量m

B．一定得測出OA與豎直方向的夾角θ

C．一定得知道當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g的大小

D．只要知道圖乙中的壓力F0和圖丙中的最小壓力F1、最大壓力F2的大小

（3）若已經(jīng)用實驗測得了第（2）小問中所需測量的物理量，用R表示半圓形容器的半徑，則小滑塊從A

點到最低點的過程中重力勢能減小______________（用題中所給物理量的符號來表示），動能增加

______________（用題中所給物理量的符號來表示），由測量的數(shù)據(jù)得到小滑塊的機械能__________（填“是”或“不”）守恒的。

Answer 1

【答案】1.00N D 是

【解析】

(1)[1]由于重力加速度未知，則有小鐵球靜止時，繩子的拉力F0，可知，小球的重力為：

(2)[2]小球在最低點，由牛頓第二定律，則有

小球在最低點的動能為

從A到最低點，物體的重力勢能減少量等于重力做的功即

另有對A點受力分析得

從A到最低點的過程中，重力勢能減少量等于動能增加量，即為

聯(lián)立化簡得

故選D。

(3)[3]小滑塊從A點到最低點的過程中重力勢能減小等于重力做功，結(jié)合（2）的分析可知，即

[4]增加的動能

[5]重力勢能減小

增加的動能

所以機械能守恒。