- 单摆周期公式
- 共1307题
有一单摆,当它的摆长增加2m时,周期变为原来的2倍.求它原来的周期是多少?(g=10m/s2)
正确答案
解:设该单摆原来的摆长为L0,振动周期为T0;
则摆长增加2m后,摆长变为L=(l0+2)m,周期变为T=2T0.
由单摆周期公式,有:
T0=
2 T0=
联立上述两式,可得:
L0=m
T0=1.64s
答:单摆原来的周期是1.64s.
解析
解:设该单摆原来的摆长为L0,振动周期为T0;
则摆长增加2m后,摆长变为L=(l0+2)m,周期变为T=2T0.
由单摆周期公式,有:
T0=
2 T0=
联立上述两式,可得:
L0=m
T0=1.64s
答:单摆原来的周期是1.64s.
将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,图甲中摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动,其中B点为运动中最低位置,α小于10°且未知.图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线,图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,g=10m/s2,据力学规律和题中信息可知:
(1)单摆的周期为______s;
(2)摆球质量为______kg.
正确答案
解:(1)小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知T=0.4πs.
(2)由单摆的周期公式T=2π,
得:L==0.4m.
在最高点A,有:Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有:Fmax=mg+m
从A到B,滑块机械能守恒,有:mgL(1-cosθ)=mv2
联立三式并代入数据得:m=0.05kg.
故答案为:(1)0.4π;(2)0.05
解析
解:(1)小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知T=0.4πs.
(2)由单摆的周期公式T=2π,
得:L==0.4m.
在最高点A,有:Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有:Fmax=mg+m
从A到B,滑块机械能守恒,有:mgL(1-cosθ)=mv2
联立三式并代入数据得:m=0.05kg.
故答案为:(1)0.4π;(2)0.05
有两架走时准确的摆钟,一架放在地面上,另一架放入探空火箭中.假若火箭以加速度a=8g竖直向上发射,在升高时h=64km时,发动机熄火而停止工作.试分析计算:火箭上升到最高点时,两架摆钟的读数差是多少?(不考虑g随高度的变化,取g=10m/s2)
正确答案
解:火箭上升到最高点的运动分为两个阶段:匀加速上升阶段和竖直上抛阶段.地面上的摆钟对两个阶段的计时为:
t1==
s=40s
t2==8t1=8×40s=320s
即总的读数(计时)为:t=t1+t2=40+320=360(s)
放在火箭中的摆钟也分两个阶段计时.
第一阶段匀加速上升,a=8g,钟摆周期为:T′=2π=
×2π
=
T
其钟面指示时间为:t1′=3t1=3×40s=120s
第二阶段竖直上抛,为匀减速直线运动,加速度竖直向下,a=g,完全失重,摆钟不“走”,计时t2′=0.可见放在火箭中的摆钟总计时为:
t′=t1′+t2′=120s
综上所述,火箭中的摆钟比地面上的摆钟读数少了:△t=t-t′=360-120=240s.
答:火箭上升到最高点时,两架摆钟的读数差是240s.
解析
解:火箭上升到最高点的运动分为两个阶段:匀加速上升阶段和竖直上抛阶段.地面上的摆钟对两个阶段的计时为:
t1==
s=40s
t2==8t1=8×40s=320s
即总的读数(计时)为:t=t1+t2=40+320=360(s)
放在火箭中的摆钟也分两个阶段计时.
第一阶段匀加速上升,a=8g,钟摆周期为:T′=2π=
×2π
=
T
其钟面指示时间为:t1′=3t1=3×40s=120s
第二阶段竖直上抛,为匀减速直线运动,加速度竖直向下,a=g,完全失重,摆钟不“走”,计时t2′=0.可见放在火箭中的摆钟总计时为:
t′=t1′+t2′=120s
综上所述,火箭中的摆钟比地面上的摆钟读数少了:△t=t-t′=360-120=240s.
答:火箭上升到最高点时,两架摆钟的读数差是240s.
在升降机中有一单摆,升降机静止时的振动周期为T.当升降机上升时发现周期变为,则此时升降机在做______运动,加速度大小为______m/s2.
正确答案
解:单摆的周期变为电梯静止时周期的倍,由单摆的周期公式T=2π
可知,等效加速度g′增加,单摆处于超重状态,故电梯是加速上升.
电梯静止时,单摆的周期:
T=2π ①
而单摆在电梯匀加速上升时,周期为:
T′=2π ②
由题意:T′=T
联立解得:a=g≈7.63m/s2
故答案为:匀加速,7.63.
解析
解:单摆的周期变为电梯静止时周期的倍,由单摆的周期公式T=2π
可知,等效加速度g′增加,单摆处于超重状态,故电梯是加速上升.
电梯静止时,单摆的周期:
T=2π ①
而单摆在电梯匀加速上升时,周期为:
T′=2π ②
由题意:T′=T
联立解得:a=g≈7.63m/s2
故答案为:匀加速,7.63.
已知g=9.8m/s2,求秒摆的摆长.把一个地球上的秒摆拿到月球上去,已知月球上的自由落体加速度为1.6m/s2,它在月球上做50次全振动要用多长时间?
正确答案
解:根据单摆的周期公式T=2π,解秒摆的摆长为:
L=≈1.0m
将秒摆拿到月球上去,周期为:
T′=2≈5.0s
它在月球上做50次全振动时间为:
t=50T′=50×5=250s
答:秒摆的摆长约为1m;它在月球上做50次全振动要用250s时间.
解析
解:根据单摆的周期公式T=2π,解秒摆的摆长为:
L=≈1.0m
将秒摆拿到月球上去,周期为:
T′=2≈5.0s
它在月球上做50次全振动时间为:
t=50T′=50×5=250s
答:秒摆的摆长约为1m;它在月球上做50次全振动要用250s时间.
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