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题型:简答题
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简答题

摆钟在山脚处的周期是T1,把这摆钟拿到高山顶上的周期变为T2.这过程中摆钟的摆长不变,山脚处到地球中心的距离是R,摆钟可看作单摆.试求:山顶到山脚的高度差.

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:

g=…①

g′=…②

方程左右两边相除得:…③

据单摆的周期公式可知T1=2π…  ④

T2=2π… ⑤

两边相比得:

… ⑥

联立③⑥得:

答:山顶到山脚的高度差为

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:

g=…①

g′=…②

方程左右两边相除得:…③

据单摆的周期公式可知T1=2π…  ④

T2=2π… ⑤

两边相比得:

… ⑥

联立③⑥得:

答:山顶到山脚的高度差为

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简答题

如图所示,一个半径R很大的光滑弧形小槽,在槽的最低点的正上方高h处放置一个小球A,当A自由落下时,另一个小球B正从槽边由静止释放,为使A球在达到小槽O点能够与B球相碰,高度h应满足什么条件?

正确答案

解:B做自由落体下落的高度h,时间为t,则有:

h=gt2

半径R很大的光滑弧形小槽,对应的圆心角教小,所以A做简谐运动,其周期为:

T=2π

若两球能够相遇则在时间上有:

tT+T(n=0,1,2,3,4…)

联立得:h=R (n,0,1,2,3,4…)

答:B球下落的高度为R(n=0,1,2,3…).

解析

解:B做自由落体下落的高度h,时间为t,则有:

h=gt2

半径R很大的光滑弧形小槽,对应的圆心角教小,所以A做简谐运动,其周期为:

T=2π

若两球能够相遇则在时间上有:

tT+T(n=0,1,2,3,4…)

联立得:h=R (n,0,1,2,3,4…)

答:B球下落的高度为R(n=0,1,2,3…).

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简答题

A.如图,为一光滑球面,O为球心,Oˊ为球面的最低点,一小物体A自偏离Oˊ点少许的位置由静止开始沿球凹面滑向Oˊ点,同时有另一小物体B自球心O处由静止下落,求:哪一个小物体先到达Oˊ点?

正确答案

解:A球做类似单摆运动,到达最低点时间为单摆周期的四分之一,故:tA==

B球做自由落体运动,到达最低点时间为:tB=

故tA>tB,B球先到达最低点;

答:B球先到达最低点O′.

解析

解:A球做类似单摆运动,到达最低点时间为单摆周期的四分之一,故:tA==

B球做自由落体运动,到达最低点时间为:tB=

故tA>tB,B球先到达最低点;

答:B球先到达最低点O′.

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简答题

用两根轻质细线拴着一个小球悬挂在电梯的天花板上,如图所示,现测得两根细线长度均为L=15.6cm,与水平天花板间的夹角为30°,均质小球半径r=2cm,查得当地重力加速度g=9.8m/s2,π=3.14,试求电梯静止时小球发生很小角度摆动时的周期.

正确答案

解:据几何关系可知,静止时摆球到天花板间的距离为L=7.8cm

此摆可等效为摆长为L+r的单摆,据单摆的周期公式得:

在静止电梯中的周期为:T==2=0.628s

答:求电梯静止时小球发生很小角度摆动时的周期0.628s.

解析

解:据几何关系可知,静止时摆球到天花板间的距离为L=7.8cm

此摆可等效为摆长为L+r的单摆,据单摆的周期公式得:

在静止电梯中的周期为:T==2=0.628s

答:求电梯静止时小球发生很小角度摆动时的周期0.628s.

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简答题

如图,A为半径为R的光滑圆轨道的最低点,B、C为两个完全相同的小球(均可看成质点),将B球放在A的正上方高度为h处,将C球放在离A很近的轨道上,让B、C球同时由静止开始运动(不计空气阻力),设C球第一次到达A点时与B球相遇.则h与R的应满足什么关系?

正确答案

解:C到A的时间为:

t=T=  ①

B到A的时间也为:

t=       ②

由①②两式得:

h=

答:h与R的应满足关系为h=

解析

解:C到A的时间为:

t=T=  ①

B到A的时间也为:

t=       ②

由①②两式得:

h=

答:h与R的应满足关系为h=

下一知识点 : 探究单摆的周期与摆长的关系
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