- 单摆周期公式
- 共1307题
如图(a)所示,ABCD为一液体槽,AB、CD面为铜板,BC、AD面及底面为绝缘板,槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解).现用质量不计的细铜丝在下端固定一铁球构成一单摆,铜丝的上端固定在O点,下端穿出铁球使得单摆摆动时细铜丝始终与导电液体接触,过O点的竖直线刚好在AD边的垂直平分面上.在铜板AB、CD面上接上图示电源,电源内阻可忽略,电动势E=8V,将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记忆示波器的地和y输入端(记忆示波器的输入电阻可视为无穷大).现将摆球拉离平衡位置使其在垂直于AB、CD面上振动,闭合开关s,就可通过记忆示波器观察摆球的振动情况.图(b)为某段时间内记忆示波器显示的摆球与CD板之间的电压波形;根据这一波形求
(1)单摆的摆长(取π2等于10,g取10m/s2);
(2)设AD边长为4cm,则摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离为多大?
正确答案
解:(1)铁球不带电,且导电液体不发生电解,故此单摆受 重力和拉力,则由单摆周期公式:
,
解得:
L==25cm0.25m.
(2)由图象可知O与地之间的最大电压U=6V. 铜板AB和CD间场强:
E==200V/m,
则球与CD间距:
.
答:(1)单摆的摆长为0.25m.
(2)设AD边长为4cm,则摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离为0.03m.
解析
解:(1)铁球不带电,且导电液体不发生电解,故此单摆受 重力和拉力,则由单摆周期公式:
,
解得:
L==25cm0.25m.
(2)由图象可知O与地之间的最大电压U=6V. 铜板AB和CD间场强:
E==200V/m,
则球与CD间距:
.
答:(1)单摆的摆长为0.25m.
(2)设AD边长为4cm,则摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离为0.03m.
已知单摆摆长为L,悬点正下方处有一个钉子.让摆球做小角度摆动,求其周期T.
正确答案
解:摆长为L的单摆的周期为:
摆长为的单摆的周期为:
故小球完成一次全振动的时间为:
答:单摆的周期T为.
解析
解:摆长为L的单摆的周期为:
摆长为的单摆的周期为:
故小球完成一次全振动的时间为:
答:单摆的周期T为.
细长轻绳下端拴一小球构成单摆,在悬挂点正下方
摆长处有一个能挡住摆线的钉子a,如图所示.现将单摆向左拉开一个小角度,然后无初速度的释放.对于以后的运动,下列说法正确的是:
A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小
B.摆球往左、右两侧上升的最大高度一样
C.摆球往在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等
D.摆球往在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍.
正确答案
解:A、无钉子时,单摆的周期T=,有钉子后,在半个周期内绕悬挂点摆动,半个周期内绕钉子摆动,周期
.故A正确.
B、根据机械能守恒定律,左右两侧上升的高度相同.有钉子子时走过的弧长小于无钉子走过的弧长.摆角不是2倍关系.故A、B正确,C、D错误.
故选AB.
解析
解:A、无钉子时,单摆的周期T=,有钉子后,在半个周期内绕悬挂点摆动,半个周期内绕钉子摆动,周期
.故A正确.
B、根据机械能守恒定律,左右两侧上升的高度相同.有钉子子时走过的弧长小于无钉子走过的弧长.摆角不是2倍关系.故A、B正确,C、D错误.
故选AB.
如图所示,摆长为L的单摆,当摆球由A经平衡位置O向右运动的瞬间,另一小球B以速度v同时通过平衡位置向右运动,B与水平面无摩擦,与竖直墙壁碰撞无能量损失,要使B返回时与A球在最低点再次相遇则O、C间距离x最短为多少?
正确答案
解:A、B相遇一定在O点,B返回O点所用时间为t=,A到达O点时间为t=
,
(n=1、2、3…)
所以=
,T=2π
.
所以x=nπv
(n=1、2、3…)
答:距离x满足x=nπv
(n=1、2、3…),才能使B返回时与A球相遇.
解析
解:A、B相遇一定在O点,B返回O点所用时间为t=,A到达O点时间为t=
,
(n=1、2、3…)
所以=
,T=2π
.
所以x=nπv
(n=1、2、3…)
答:距离x满足x=nπv
(n=1、2、3…),才能使B返回时与A球相遇.
如图所示,一个光滑的圆弧形槽半径为R,圆弧所对的圆心角小于5°,AD的长为s,今有一小球m1,以沿AD方向的初速度v从A点开始运动,要使小球m1可以与固定在D点的小球m2相碰撞,那么(小球的半径忽略不计)
(1)小球m1运动的周期是多少?
(2)小球m1的速度v应满足什么条件?
正确答案
解:(1)圆心角小于5°,小球m在AB方向的分运动可以看做为简谐运动.
所以周期:T=2π
(2)小球m1沿AD方向的分运动为匀速直线运动:s=vt
t=KT=2πK(K=1,2,3…)
解得:v=(K=1,2,3…)
答:(1)小球m1运动的周期是2π;
(2)小球m1的速度v应满足(K=1,2,3…)时,才能使其恰好碰到小球m2.
解析
解:(1)圆心角小于5°,小球m在AB方向的分运动可以看做为简谐运动.
所以周期:T=2π
(2)小球m1沿AD方向的分运动为匀速直线运动:s=vt
t=KT=2πK(K=1,2,3…)
解得:v=(K=1,2,3…)
答:(1)小球m1运动的周期是2π;
(2)小球m1的速度v应满足(K=1,2,3…)时,才能使其恰好碰到小球m2.
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