- 单摆周期公式
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如图所示,在竖直平面内有一段光滑圆弧轨道MN,它所对的圆心角小于10°,P点是圆弧MN的中点,也是圆弧的最低点.在NP间的一点Q和P之间搭一光滑斜面,将两个小滑块(可视为质点)分别同时从Q点和M点由静止开始释放,则两小滑块相遇点一定在( )
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=2时间:t2=
=
明显t2<t1,故A符合题意,故A正确,BCD错误.
故选:A.
在北京的重力加速度取g=10m/s2,有一个单摆100s内完成20次全振动,计算这个单摆的摆长.
正确答案
解析
解:单摆周期为:,
由可得:
解得:l=6.34m.
答:单摆的摆长为6.34m.
如图,大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m,摆长相同,并排悬挂,平衡时两球刚好接触,现将摆球a向左边拉开一小角度后释放,若两球的碰撞是弹性的,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两球在碰撞前后,水平方向不受外力,故水平方向两球组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:mv0=mv1+3mv2,两球碰撞是弹性的,故机械能守恒,即:mv02=
mv12+
3mv22,解两式得:v1=-
,v2=
,可见第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等,故A正确;
B、因两球质量不相等,故两球碰后的动量大小不相等,方向相反,故B错误;
C、两球碰后上摆过程,机械能守恒,故上升的最大高度相等,另摆长相等,故两球碰后的最大摆角相同,故C正确;
D、由单摆的周期公式T=2π可知,两球摆动周期相同,经半个周期后,两球在平衡位置处发生第二次碰撞,故D正确.
故选:ACD
同一地点有甲、乙两个单摆,当甲摆动了80次时,乙恰好摆动了120次,则甲、乙两摆的摆长之比是( )
正确答案
解析
解:当甲摆动了80次时,乙恰好摆动了120次,知:
=
根据T=2π得,摆长L=
;
重力加速度相等,周期之比为3:2,则甲乙的摆长之比为9:4;
故选:B.
设人自然步行时的跨步频率与手臂自然摆动的频率一致(人手臂自然摆到的频率与臂长的关系,类似于单摆固有频率与摆长的关系),且人和步幅与身高成正比,由此估测人的步行速度v与身高L的关系为( )
正确答案
解析
解:人的速度等于步幅与跨步频率的乘积,即v=λf;
人自然步行时的跨步频率与手臂自然摆动的频率一致f′=f;
手臂自然摆动的周期T=2π;
T=
人和步幅与身高成正比,即λ=kL;
人的手臂长度也应该与升高成正比,即l=k′L;
联立以上各式解得:v=∝
;
故选C.
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