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题型:简答题
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简答题

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…).

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简答题

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.

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简答题

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

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简答题

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.

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简答题

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…).

下一知识点 : 探究单摆的周期与摆长的关系
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