[题目]某探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒规律.实验装置如图甲所示.用长为L不可伸长的轻质细线悬挂一质量为m的实心金属小球.在悬点处装有拉力传感器.可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值.小球半径可忽略不计.已知重力加速度为g.实验过程如下:①将小球拉离平衡位置某一高度h处无初速度释放.在传感器采集的数据中� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒规律，实验装置如图甲所示，用长为L不可伸长的轻质细线悬挂一质量为m的实心金属小球，在悬点处装有拉力传感器，可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值，小球半径可忽略不计，已知重力加速度为g，实验过程如下：

①将小球拉离平衡位置某一高度h处无初速度释放，在传感器采集的数据中提取最大值为F；

②改变高度h，重复上述过程，获取多组摆动高度h与对应过程的拉力最大值F的数据；

③在F—h坐标系中描点连线。作出F与h关系图象如图乙实线所示。

(1)F与h的关系满足F=_________(用题目所给的字母表示)，说明小球摆动过程中机械能守恒；

(2)根据乙图中的实线，可知摆线长L=_______m．(计算结果保留两位有效数字，g取10m／s2)

(3)乙图中的虚线是另一探究小组作出的F—h图像，则两小组实验所使用的器材_______不同。(填“m”或“L”)

【答案】 0.80

【解析】(1)根据牛顿第二定律，则有：

动能表达式为：

根据机械能守恒定律，则有：

解得：；

(2) F-h图象中，截距为1，即mg=1，则m=0.10kg

而图象的斜率k=2.5；因此L=0.80m。

(3) 乙图中的虚线和实线斜率不同，由可知，两小组实验所使用的器材中L 不同。

点晴：考查牛顿第二定律与向心力表达式的内容，掌握机械能守恒定律的应用，理解图象的斜率及截距在本题的运用。

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