- 单摆周期公式
- 共1307题
如图,A、B两单摆摆长分别为
m、
m,两球静止时刚好接触,且重心等高、质量相等.今把A球从平衡位置向右拉开一个微小角度,然后无初速释放,于是AB将发生一系列弹性正碰,设碰撞后两球速度互换,碰撞时间不计.则释放A球后20s内两球碰撞多少次?
正确答案
解析
解:两质量相等的弹性小球做弹性正碰时,两球速度交换.由单摆周期公式有:
=2=2π×=2s
=2=2π×
=1s
从释放A球到A球返回出发点的时间为:
T==1.5s
由于:=13+
系统经过13个周期碰撞26次,再过0.5s刚好又碰撞一次,故共碰撞27次;
答:释放A球后20s内两球碰撞27次.
如图所示,摆长L=1m的小球A(质量为mA)由平衡位置O拉倒其悬线与竖直方向α=5°角,由静止释放,A球下摆时与静止在其平衡位置O点处的B球(质量为mB)发生正碰,碰撞后两球速率相等,且等于碰前A球速度的
.碰撞后A球倍弹回,B球向右在光滑水平轨道上运动,后又滑上倾角为30°的足够长的光滑斜轨道.(取g=10m/s2,π=
,cos5°=0.9875,B球经过水平面和斜面的交点处时无机械能的损失,不计空气阻力)求:
(1)若无B球,A求被释放后作单摆运动,求单摆的周期T;
(2)A与B碰前的瞬间绳对A的拉力是A球重力的多少倍
(3)若B为带正电的绝缘球(AB碰撞时B的电荷量不变),电荷量为q,在斜面处有沿斜面向上的匀强电场E=,水平光滑轨道的长度x满足什么条件才能使小球B从斜面上返回后正好与小球A在平衡位置O点处迎面相碰.
正确答案
解析
解:(1)单摆的周期:T=2π=2s;
(2)A下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mAvA2=mAgL(1-cos5°),
解得:vA=0.5m/s,
在最低点,由牛顿第二定律得:
F-mAg=mA,
解得:F=1.025mAg,
则:=1.025;
(3)由题意可知,A、B两球碰撞后,B球的速度:
vB=vA=
m/s,
B与A要在O点要迎面碰撞,要经历的时间为:
t=nT+T(n=0,1,2,3,…)
T=2π,即t=(2n+1)π
=(2n+1)s n=0、1、2、3、…,
由牛顿第二定律得,B在斜面上运动时的加速度大小:
a==2.5m/s2,
B碰撞后回到A点的时间为t=+
,
解得:x=(+
)m n=0、1、2、3、…
答:(1)若无B球,A求被释放后作单摆运动,单摆的周期T为2s;
(2)A与B碰前的瞬间绳对A的拉力是A球重力的1.025倍.
(3)轨道的长度x满足条件:x=(+
)m n=0、1、2、3、…,才能使小球B从斜面上返回后正好与小球A在平衡位置O点处迎面相碰.
甲、乙两个单摆,摆长相等,甲球质量是乙球的2倍,现在把两球分别向两边拉开5°和8°,如图所示,此后同时释放,则两球在( )
正确答案
解析
解:根据单摆的周期T=2,知,摆长相等,周期与摆球的质量无关,则两摆球的周期相等,都经过
到达0点.故ABD错误,C正确.
故选:C.
下列关于单摆周期的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、用一个装满砂的漏斗和长细线做成一个单摆,在摆动时砂从漏斗中缓慢漏出,单摆的摆长变大,由T=2π可知,单摆周期T变大,故A错误;
B、当升降机向上匀加速运动时(a<g),等效重力加速度g′变大,由T=2π可知,单摆周期T变小,单摆的周期小于电梯匀速运动时单摆的周期,故B正确;
C、将单摆由赤道移到北极,重力加速度变大,由T=2π可知,单摆振动周期减小,故C正确;
D、由T=2π可知单摆周期与摆角无关,将单摆的摆角由5°增加到10°(不计空气阻力),单摆的周期不变,故D错误;
故选:BC.
A、B两个单摆,在同一地点A全振动N1次的时间内B恰好全振动N2次.那么,A、B摆长之比为( )
正确答案
解析
解:在相同时间内单摆甲做了n1次全振动,单摆乙做了n2次全振动,知甲乙单摆的周期比为n2:n1.根据T=2π,则L=
,知甲乙的摆长之比为
,D正确.
故选D
扫码查看完整答案与解析