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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个半径为R的凹槽,该槽是圆柱体侧表面的一部分.MN、PQ为圆表面的母线,在其一端的最低处有一小孔B.现让一小球(球的半径略小于B孔的半径而远小于R)从槽的另一端的边缘点A处(A靠近槽的最低点),以初速度v开始沿平行于MN的方向运动.若MN=PQ=L,不计摩擦,要使小球运动到槽的另一端时,恰能落入B孔中,则小球的初速度是多少?

正确答案

解:小球在MP所在平面内做简谐振动,简谐运动的周期为:

球是从最大位移处摆到平衡位置的,若要使小球进入B,则其到B的运动时间应该为:

,n=0,1,2,3,4,5…

沿母线方向有:L=v0t,

解得:v0=.n=0,1,2,3,4,5…

答:小球的初速度是v0=.n=0,1,2,3,4,5….

解析

解:小球在MP所在平面内做简谐振动,简谐运动的周期为:

球是从最大位移处摆到平衡位置的,若要使小球进入B,则其到B的运动时间应该为:

,n=0,1,2,3,4,5…

沿母线方向有:L=v0t,

解得:v0=.n=0,1,2,3,4,5…

答:小球的初速度是v0=.n=0,1,2,3,4,5….

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简答题

图示为一单摆的振动图象,由图可知此单摆的摆长为______m,振动的

位移随时间变化的关系式是______(π2数值取g).

正确答案

解:由图可知单摆周期为:T=,由解得:

由图可知A=15cm=0.15m,,由单摆位移x的表达式x=Asinωt可得:

故答案为:2m,

解析

解:由图可知单摆周期为:T=,由解得:

由图可知A=15cm=0.15m,,由单摆位移x的表达式x=Asinωt可得:

故答案为:2m,

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简答题

如图所示,光滑圆弧槽半径为R,O为最低点,顶点Q到O的距离远小于R,甲、乙两小球由静止分别从O的正上方P点和圆弧顶点Q释放,要使两小球在O点相遇,则P到O的距离为多少?

正确答案

解:甲做自由落体下落的高度h,时间为t,则有:

h= gt2

顶点Q到O的距离远小于R,所以球乙做简谐运动,其周期为:

T=2π

若两球能够相遇则在时间上有:

t=T+T(n=0,1,2,3,4…)

联立得:

h= (n,0,1,2,3,4…)

答:P到O的距离为(n,0,1,2,3,4…).

解析

解:甲做自由落体下落的高度h,时间为t,则有:

h= gt2

顶点Q到O的距离远小于R,所以球乙做简谐运动,其周期为:

T=2π

若两球能够相遇则在时间上有:

t=T+T(n=0,1,2,3,4…)

联立得:

h= (n,0,1,2,3,4…)

答:P到O的距离为(n,0,1,2,3,4…).

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摆钟在山脚处的摆动周期T1=1s,把它移到山顶上,一昼夜慢20s.设摆长不变,摆钟可看作单摆.已知山脚处离地球中心距离为R=6400km,求山顶离山脚的高度h.

正确答案

解:设单摆的摆长为L,地球的质量为M,则据万有引力定律可得地面的重力加速度和高度为h时的重力加速度分别为:

据单摆的周期公式可知在山下,周期T1=2π

在山顶T=2π

并且T1-T=△T

由以上解得,m

答:山顶离山脚的高度是1482m.

解析

解:设单摆的摆长为L,地球的质量为M,则据万有引力定律可得地面的重力加速度和高度为h时的重力加速度分别为:

据单摆的周期公式可知在山下,周期T1=2π

在山顶T=2π

并且T1-T=△T

由以上解得,m

答:山顶离山脚的高度是1482m.

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简答题

如图为一单摆的共振曲线,

(1)共振时的最大振幅多大?则该单摆的摆长约为多少?

(2)作出其振动图线(以单摆在右边最大位移处计时)

(3)并求出它最大加速度和最大速度.

正确答案

解:(1)从共振曲线中可知:最大振幅A=8cm;

单摆周期T==2s;

其中f=f=0.5Hz

单摆的周期公式 

解得该单摆的摆长L=1m;    

(2)根据最大振幅A=8cm,T=2s,可作振动图线如右图(B)所示;

(3)对于单摆,在摆角很小时(θ<5°)有

所以最大加速度

单摆摆动过程中机械能守恒,由机械能守恒定律有:

所以

而1-cosθm

所以=0.25m/s;

答:(1)共振时的最大振幅为8cm,该单摆的摆长约为1m;

(2)作出其振动图线如图所示(以单摆在右边最大位移处计时);

(3)它最大加速度为0.8m/s2,最大速度为0.25m/s.

解析

解:(1)从共振曲线中可知:最大振幅A=8cm;

单摆周期T==2s;

其中f=f=0.5Hz

单摆的周期公式 

解得该单摆的摆长L=1m;    

(2)根据最大振幅A=8cm,T=2s,可作振动图线如右图(B)所示;

(3)对于单摆,在摆角很小时(θ<5°)有

所以最大加速度

单摆摆动过程中机械能守恒,由机械能守恒定律有:

所以

而1-cosθm

所以=0.25m/s;

答:(1)共振时的最大振幅为8cm,该单摆的摆长约为1m;

(2)作出其振动图线如图所示(以单摆在右边最大位移处计时);

(3)它最大加速度为0.8m/s2,最大速度为0.25m/s.

下一知识点 : 探究单摆的周期与摆长的关系
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