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题型:简答题
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简答题

小球在半径为R的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动,试分析图中的θ(小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度v、周期T的关系.(小球的半径远小于R)

正确答案

解:小球做匀速圆周运动的圆心在和小球等高的水平面上(不在半球的球心),向心力F是重力G和支持力FN的合力,所以重力和支持力的合力方向必然水平.如图所示,有:

mgtanθ==mRsinθ(2

由此可得:

 (式中h为小球轨道平面到球心的高度)可见,θ越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小.

答:θ越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小.

解析

解:小球做匀速圆周运动的圆心在和小球等高的水平面上(不在半球的球心),向心力F是重力G和支持力FN的合力,所以重力和支持力的合力方向必然水平.如图所示,有:

mgtanθ==mRsinθ(2

由此可得:

 (式中h为小球轨道平面到球心的高度)可见,θ越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小.

答:θ越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小.

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题型:简答题
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简答题

在同一地点有甲、乙两个单摆,当甲完成8次全振动时,乙摆在相同时间内完成6次全振动.若甲摆的摆长比乙摆的摆长短70厘米,求甲、乙两摆的摆长.

正确答案

解:设甲完成8次全振动所经历的时间为t,则

   

得到T:T=3:4

又因为

可解得:

答:甲、乙两摆的摆长分别是90cm和160cm.

解析

解:设甲完成8次全振动所经历的时间为t,则

   

得到T:T=3:4

又因为

可解得:

答:甲、乙两摆的摆长分别是90cm和160cm.

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题型:简答题
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简答题

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O点为单摆的固定悬点,现将小摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置,∠AOB=∠COB=θ;θ小于10°且是未知量.图乙表示由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻.试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息求:(g取10m/s2

(1)单摆的振动周期和摆长

(2)摆球的质量

(3)摆球运动过程中的最大速度.

正确答案

解:(1)摆球受力分析如图,小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知:

T=0.4πs.

由单摆的周期公式为:T=2π

得:L===0.4m.

(2)(3)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:

mgR(1-cosθ)=mv2

联立三式并代入数据得:

m=0.05kg;v=0.283m/s

答:(1)单摆的振动周期为0.4πs,摆长为0.4m;

(2)摆球的质量为0.05kg;

(3)最的速度为0.283m/s.

解析

解:(1)摆球受力分析如图,小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知:

T=0.4πs.

由单摆的周期公式为:T=2π

得:L===0.4m.

(2)(3)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:

mgR(1-cosθ)=mv2

联立三式并代入数据得:

m=0.05kg;v=0.283m/s

答:(1)单摆的振动周期为0.4πs,摆长为0.4m;

(2)摆球的质量为0.05kg;

(3)最的速度为0.283m/s.

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简答题

有一单摆,在海平面上某一段时间内摆动了N次,在某山顶同样长的时间内摆动了N-1次,由此可知,此山的海拔高度是地球半径的______倍.

正确答案

解:根据T=知,g=

在海平面上某一段时间内摆动了N次,在某山顶同样长的时间内摆动了N-1次,知在海平面上的周期与山顶上的周期之比为(N-1):N.

则海平面的重力加速度与山顶的重力加速度之比

设海拔高度为h,根据万有引力等于重力得,

解得,即h=

故答案为:

解析

解:根据T=知,g=

在海平面上某一段时间内摆动了N次,在某山顶同样长的时间内摆动了N-1次,知在海平面上的周期与山顶上的周期之比为(N-1):N.

则海平面的重力加速度与山顶的重力加速度之比

设海拔高度为h,根据万有引力等于重力得,

解得,即h=

故答案为:

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简答题

将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为m的物块.将物块向下拉离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期.请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T.

正确答案

解:单摆周期公式:T=2

根据平衡条件,有:kl=mg

联立解得:

T=2π

答:该物块做简谐运动的周期T为2π

解析

解:单摆周期公式:T=2

根据平衡条件,有:kl=mg

联立解得:

T=2π

答:该物块做简谐运动的周期T为2π

下一知识点 : 探究单摆的周期与摆长的关系
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