2.利用如圖甲所示的裝置研究均勻規(guī)則定滑輪的轉(zhuǎn)動動能。一根足夠長的輕細(xì)繩一端纏繞在滑輪邊緣,另一端與質(zhì)量為2m、帶有擋光條的小物體A連接,A放光滑的傾斜軌道上,A與滑輪之間的繩與斜軌平行,距頂端L處有一光電門。將A從斜面頂端由靜止釋放,測得A通過光電門處的速度v。采用半徑均為R但質(zhì)量M不同的定滑輪進(jìn)行多次試驗,測得多組-M數(shù)據(jù)如下表所示。L、g、m、R為已知量,不計滑輪轉(zhuǎn)軸處摩擦,繩與滑輪不打滑。
-M數(shù)據(jù)記錄表。
滑輪質(zhì)量M |
m |
0.8m |
0.6m |
0.4m |
0.2m |
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(1)若A上的擋光條寬為d,經(jīng)過光電門時的擋光時間為Δt,則A通過光電門處的速度v=
。
(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù),在圖乙坐標(biāo)系中作出
-M圖像。
(3)上述圖像的縱截距表示了當(dāng)滑輪的質(zhì)量M=0時,A物體通過光電門的速度平方的倒數(shù),由此可求得斜軌傾角為
。
(4)利用表中的第1組數(shù)據(jù),可以推出質(zhì)量m的滑輪以角速度ω轉(zhuǎn)動時其轉(zhuǎn)動的動能E
k=
。(用m、R、ω表示)