- 单摆周期公式
- 共1307题
如图甲是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.(取g=10m/s2)
(1)由图象可知,单摆振动的频率为______Hz.
(2)t=0时,摆球应在______点.
(3)此摆的摆长为______m.
正确答案
1.25
B
0.16
解析
解:(1)由图乙所示图象可知,单摆周期T=0.8s,单摆的周期f==
=1.25Hz;
(2)由图乙所示图象可知,在t=0s时,摆球处于负的最大位移,摆球向右方向运动为正方向,因此开始时,摆球在B处;
(3)由单摆周期公式T=2π,可得L=
=
=0.16m;
故答案为:(1)1.25;(2)B;(3)0.16;
如图所示,在竖直平面内有一段光滑圆轨道MN,它所对的圆心角小于10°,P点是MN的中点,也是圆弧的最低点.在NP之间的点Q和P之间搭一光滑斜面,将一小滑块(可视为质点)分别从Q点和M点由静止开始释放,设圆半径为R,则两次运动到P点所需的时间分别为多少?
正确答案
解析
解:沿斜面下滑的物体:设圆弧的半径为r,PQ与水平面的夹角是θ,PQ距离为2rsinθ,加速度为gsinθ,时间:t1=2
沿圆弧下滑的小球的运动类似于简谐振动,周期T=2π
时间:t2=T=
答:两次运动到P点所需的时间分别为2和
.
如图所示,用两根长度都为L的细绳悬挂一个小球A,绳与水平方向的夹角为α.使球A垂直于纸面做摆角小于5°的摆动,当它经过平衡位置的瞬间,另一小球B从A球的正上方自由下落,若B球恰能击中A球,求B球下落的高度.
正确答案
解析
解:单摆的振动周期公式为:T=2π,
据题意有:l=Lsinα
所以A球振动的周期为:T=2π.
设球B自由下落的时间为t,则它击中A球下落的高度为:h=gt2,
得:t=
球A经过平衡位置,接着返回到平衡位置的时间为半个周期,即为π.
B球能击中A球的时间应为A球做简谐振动的半周期的整数倍,即为:t=n•
即为:nπ=
则B球下落的高度为:h=n2π2Lsinα,其中n=1,2,3…
答:B球下落的高度为n2π2Lsinα,其中n=1,2,3…
如图所示,两根长度均为L的细线下端拴一质量为m的小球,两线间的夹角为α.今使摆球在垂直于线面的平面内做小幅度振动,则其振动周期T=______.
正确答案
解析
解:此摆可等效为摆长为L的单摆,据单摆的周期公式得球的周期为:T=
.
故答案为:.
有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度.已知该单摆在海平面处的周期是T0,当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为T,求:
(1)海平面和该高度的重力加速度之比.
(2)该气球此时离海平面的高度h(把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体)
正确答案
解析
解:(1)根据单摆的周期公式,在海平面高度:T0=2π;
在高空:T=2π;
联立得到海平面和高空的重力加速度之比为: ①
(2)万有引力和物体受到的重力的大小相等,故:
在海平面高度:mg=G ②
在高空:mgh=G ③
由①②③联立解得:h=R()
答:(1)海平面和该高度的重力加速度之比为.
(2)该气球此时离海平面的高度h为R().
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