- 单摆周期公式
- 共1307题
如图1所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中.当圆盘静止时,让小球在水中振动,球将做阻尼振动.现使圆盘以不同的频率振动,测得共振曲线如图2.(为方便计算g=9.86m/s2,π=3.14,结果保留三位有效数字)
(1)当圆盘以0.4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,它振动的频率是多少?
(2)若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同,该单摆的摆长为多少?
正确答案
解:(1)当圆盘以0.4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,是受迫振动,振动周期等于驱动力的周期,为0.4s;
故有:f=;
(2)一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同,故为0.4s;
根据T=2,有:L=
=
=0.04m
答:(1)当圆盘以0.4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,它振动的频率是2.5Hz;
(2)若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同,该单摆的摆长为0.04m.
解析
解:(1)当圆盘以0.4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,是受迫振动,振动周期等于驱动力的周期,为0.4s;
故有:f=;
(2)一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同,故为0.4s;
根据T=2,有:L=
=
=0.04m
答:(1)当圆盘以0.4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,它振动的频率是2.5Hz;
(2)若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同,该单摆的摆长为0.04m.
地球附近周期为2s的单摆通常叫秒摆,
(1)计算秒摆的摆长:
(2)若将该单摆放在月球上,它的周期为多少?(已知g地=9.8m/s2,g月=)
正确答案
解:(1)根据单摆的周期公式T=2π,有:
L==
≈1m
(2)秒摆移动到月球上的周期:
T′=2π=2×3.14×
≈4.9s
答:(1)秒摆的摆长为1m;
(2)若将该单摆放在月球上,它的周期为4.9s.
解析
解:(1)根据单摆的周期公式T=2π,有:
L==
≈1m
(2)秒摆移动到月球上的周期:
T′=2π=2×3.14×
≈4.9s
答:(1)秒摆的摆长为1m;
(2)若将该单摆放在月球上,它的周期为4.9s.
在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,试求小球做圆周运动的向心加速度和周期.
正确答案
解:小球所受的重力和拉力的合力提供圆周运动的向心力,根据mgtanθ=ma得
a=gtanθ
由mgtanθ=得
做圆周运动的半径为
r=Lsinθ
联立解得
T=2π
答:小球做圆周运动的向心加速度和周期为 a=gtanθ T=2π
解析
解:小球所受的重力和拉力的合力提供圆周运动的向心力,根据mgtanθ=ma得
a=gtanθ
由mgtanθ=得
做圆周运动的半径为
r=Lsinθ
联立解得
T=2π
答:小球做圆周运动的向心加速度和周期为 a=gtanθ T=2π
几名同学进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度.于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图所示.然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量.同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式是g=______;
②若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,测量摆长时从悬点仅量到石块上端,导致用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值______(选填“偏大”、“偏小”或“相等”).
正确答案
解:①由题,单摆完成n次全振动所用的时间t得,单摆的周期T=.由单摆的周期公式T=2
得,g=
=
.
②单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离,若测量摆长时从悬点仅量到石块上端做为摆长,摆长L偏小,则由重力加速度的表达式g=可知,重力加速度值比真实值偏小.
故答案为:①;②偏小;
解析
解:①由题,单摆完成n次全振动所用的时间t得,单摆的周期T=.由单摆的周期公式T=2
得,g=
=
.
②单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离,若测量摆长时从悬点仅量到石块上端做为摆长,摆长L偏小,则由重力加速度的表达式g=可知,重力加速度值比真实值偏小.
故答案为:①;②偏小;
某一单摆在小角度自由摆动时的震动图象如图所示.根据数据估算出它的摆长为______m,摆动的最大偏角正弦值约为______.
正确答案
解:根据振动图象可知,单摆的周期T=2s,
根据T=得:L=
,
单摆离开平衡位置的最大位移为0.04m,则摆动的最大偏角的正弦值sinθ=.
故答案为:1,0.04.
解析
解:根据振动图象可知,单摆的周期T=2s,
根据T=得:L=
,
单摆离开平衡位置的最大位移为0.04m,则摆动的最大偏角的正弦值sinθ=.
故答案为:1,0.04.
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