- 单摆周期公式
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在研究单摆的过程中,首先确定单摆的振动周期公式T=2π的科学家是( )
正确答案
解析
解:意大利科学家伽利略最早发现了摆的等时性原理,后来惠更斯得出了单摆的周期公式.
故选:D.
如图所示,两个大小可忽略的质量相等的弹性小球A和B分别挂在L1=1m,L2=0.25m的细线上,两球重心等高且互相接触.现将A球向左拉离平衡位置很小的角度后由静止开始释放,已知当A与B相碰时发生速度交换,即碰后A球速度为零,B球速度等于A球碰前的速度,当B与A相碰时遵循相同的规律,且碰撞时间极短忽略不计.A、B两球的运动可视为简谐运动.求从释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间t.(取π2≈g)
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=2s,=2
=1s
从释放小球到第1次相碰经历时间 1= =0.5s
从小球摆起到第2次相碰经历时间 2==0.5s
从小球摆起到第3次相碰经历时间 3==1s
所以从释放小球到、第3次碰撞,共需时间 =1+2+3=2s
答:释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间为2s.
若单摆的摆长不变,摆球的质量由20g增加为40g,最大摆角由4°减小为2°,则单摆振动( )
正确答案
解析
解:单摆的周期公式为T=2,与摆球的质量和摆角的大小无关,所以周期不变频率也不变,摆角减小则振幅也减小,B正确.
故选B
甲、乙两个单摆的摆长相等,将两上摆的摆球由平衡位置拉起,使摆角θ乙>θ甲,且θ甲、θ乙均小于5°,由静止开始释放,则( )
正确答案
解析
解:据单摆的周期公式T=2可知,单摆的周期与摆球的质量和摆角无关,当摆长相同时,其周期相同,所以从静止释放能同时到达平衡位置,故ABD错误,C正确.
故选:C.
如图所示有甲乙两个同学在课外实验活动时,各自用先进的DIS系统,分别探究单摆和圆锥摆的不同特性. 将细线的上端连在拉力传感器上传感器固定在铁架台上,下端系一小钢球.甲同学实验时的示意图如图甲所示,摆球在竖直面内摆动;乙同学实验时的示意图如图乙所示,摆球在水平面内做匀速圆周运动;两装置的小球大小和质量、摆线长均相等,单摆的最大摆角和圆锥摆线与竖直方向的夹角相同(θ<50).
①与传感器连接的电脑显示屏上显示甲图中绳子的拉力F甲是一条______,乙图中绳子的拉力F乙是一条______.(填“曲线”或“直线”)
②甲图中小球摆动50个周期所用的时间为t甲,乙图中小球摆动50个周期所用的时间为t乙,则有t甲______t乙.(填“>”,“<”或“=”)
正确答案
解析
解:①根据拉力与重力沿着垂直速度方向的分力提供向心力,则有:T-mgcosθ=m;
可知,拉力T随着夹角θ变化而变化,故甲图中绳子的拉力F甲是一条曲线;
对于乙图,拉力与重力的合力提供向心力,因速度大小不变,则拉力的大小不变,
故乙图中绳子的拉力F乙是一条直线;
②根据周期公式T=2,可知,L越长的,周期越长,
由图可知,甲图的L长,则甲的周期长,因此则有t甲>t乙.
故答案为:①曲线,直线;②>.
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