- 单摆周期公式
- 共1307题
如图所示,单摆摆长为L,做简谐运动,C点在悬点O的正下方,D点与C相距为X,C、D之间是光滑水平面,当摆球A到左侧最大位移处时,小球B从D点以某一速度V匀速地向C点运动,A、B二球在C点迎面相遇,求小球B的速度大小.(重力加速度为g)
正确答案
解:小球从左侧最大位移处摆动到C点,速度方向向左的时间为:
t=nT+=
,(n=0 1 2 3…)
小球B运动到C点的时间为:t=,
解得:v=,(n=0 1 2 3…)
答:小球B的速度大小为,(n=0 1 2 3…).
解析
解:小球从左侧最大位移处摆动到C点,速度方向向左的时间为:
t=nT+=
,(n=0 1 2 3…)
小球B运动到C点的时间为:t=,
解得:v=,(n=0 1 2 3…)
答:小球B的速度大小为,(n=0 1 2 3…).
如图所示,将质量为m的小球A做成单摆,让小球A从静止释放的同时,高出悬点O的另一小球B做自由落体运动,结果它们同时到达跟单摆的平衡位置C等高处.已知摆长为l,偏角θ<5°.求:
(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h;
(2)小球A到达最低点C时的速度VC;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小.
正确答案
解:(1)从小球释放到同时到达跟单摆的平衡位置C等高处,
A、B经历的时间:tA=tB
小球A做单摆运动,tA=(2n-1) 其中n=1、2、3、…
根据单摆周期公式得TA=2π
小球B做自由落体运动,
h+l=g
联立求解:h=-l,其中n=1、2、3、…
(2)根据小球A到达最低点C过程中机械能守恒列出等式:
mgl(1-cosθ)=m
vC=
(3)小球A在最低点C处,根据牛顿第二定律得:
,
解得:F=(3-2cosθ)mg
答:(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h=-l,其中n=1、2、3、…;
(2)小球A到达最低点C时的速度大小是;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小是(3-2cosθ)mg.
解析
解:(1)从小球释放到同时到达跟单摆的平衡位置C等高处,
A、B经历的时间:tA=tB
小球A做单摆运动,tA=(2n-1) 其中n=1、2、3、…
根据单摆周期公式得TA=2π
小球B做自由落体运动,
h+l=g
联立求解:h=-l,其中n=1、2、3、…
(2)根据小球A到达最低点C过程中机械能守恒列出等式:
mgl(1-cosθ)=m
vC=
(3)小球A在最低点C处,根据牛顿第二定律得:
,
解得:F=(3-2cosθ)mg
答:(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h=-l,其中n=1、2、3、…;
(2)小球A到达最低点C时的速度大小是;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小是(3-2cosθ)mg.
如图所示,O是半径为R的光滑圆弧轨道的最低点,A、B为两个相同的小球(可视为质点),将A放在O点正上方h处,将B放在离O点很近的轨道上,让A、B同时从静止开始释放(不计空气阻力),正好在O点相遇,则h的高度最小是多少?
正确答案
解:对B球,可视为单摆,当小球B第一次运动到最低点与自由落体的小球A相遇时对应的时间最短,即小球A的高度最小.
单摆周期公式可求B球到达O点的最短时间:
t==
×
对A球,据h=得;
t=
由于两球运动的时间相等,所以×
=
解得:h=
答:小球A的最小高度为.
解析
解:对B球,可视为单摆,当小球B第一次运动到最低点与自由落体的小球A相遇时对应的时间最短,即小球A的高度最小.
单摆周期公式可求B球到达O点的最短时间:
t==
×
对A球,据h=得;
t=
由于两球运动的时间相等,所以×
=
解得:h=
答:小球A的最小高度为.
将单摆A的摆长增加1.5m,则振动周期增大到原来的2倍.求A摆摆长为多少?
正确答案
解:根据单摆的周期公式,有:
A单摆原来的周期 T=2π ①
摆长改变后,周期 2T=2π ②
联立①②解得:L=0.5m
答:A摆摆长为0.5m.
解析
解:根据单摆的周期公式,有:
A单摆原来的周期 T=2π ①
摆长改变后,周期 2T=2π ②
联立①②解得:L=0.5m
答:A摆摆长为0.5m.
如图所示,光滑的弧形槽的半径为R(R>>MN弧),A为弧形槽的最低点,小球B放在A点正上方离A点正上方离A点高度为h处,小球C放在M点同时释放两球,要使两球正好在A点相碰,则h应为多大?
正确答案
解:对C球,可视为单摆,沿用单摆周期公式可求C球到达O点的时间:
tc=(2n+1)=
对于B球,做自由落体运动,则:
tB=
两球相碰,有:
tB=tC
解得:
h=π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…)
答:h应为π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…).
解析
解:对C球,可视为单摆,沿用单摆周期公式可求C球到达O点的时间:
tc=(2n+1)=
对于B球,做自由落体运动,则:
tB=
两球相碰,有:
tB=tC
解得:
h=π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…)
答:h应为π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…).
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