- 单摆周期公式
- 共1307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….
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,.
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…).
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.
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固=f驱=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固=f驱=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.
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