- 单摆周期公式
- 共1307题
一摆长为L的单摆,在悬点O正下方(L-L′)的P处有一个钉子,如图所示,当这个摆自右向左摆动,摆球经过平衡位置时,摆线碰到钉子后将以P点为悬点继续向左摆动,回摆时摆球过平衡位置后在右侧又以O为悬点完成摆动,则此摆的周期应该是( )
正确答案
解析
解:摆长为L的周期T=T1=2π,
摆长为L′的周期为T2=2π;
故小球完成一次全振动的时间为:T==
+
,故D正确
故选:D
如图所示,单摆摆长为10m,做简谐运动,C点在悬点O的正下方,D点与C相距为2m,C、D之间是光滑水平面,当摆球A到左侧最大位移处时,小球B从D点以某一速度匀速地向C点运动,A、B二球在C点迎面相遇,求小球B的速度大小.(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:单摆的周期为:T=2=2π×
=2πs
小球A摆动到C点且向左运动的时间为:t=nT+T=2(n+
)πs,(n=0,1,2…);
根据位移时间关系公式,有:S=vt,
得:v=,(n=0、1、2、…);
答:小球B的速度大小为,(n=0、1、2、…).
周期为2s的单摆称为秒摆,现有一个周期为1s的单摆,要将它改为秒摆,应采取的措施是( )
正确答案
解析
解:将单摆的周期有1s改为2s,据T=2可知,摆长变为原来的4倍,与摆球的质量和振幅无关,故ABC错误,D正确.
故选:D.
周期是2s的单摆叫做秒摆,秒摆的摆长是多少?把一个地球上的秒摆拿到月球上去,已知月球上的自由落体加速度为1.6m/s2,它在月球上做50次全振动要用多少时间?
正确答案
解析
解:根据单摆的周期公式T=2π,解秒摆的摆长为:
L=≈1.0m
将秒摆拿到月球上去,周期为:
T′=2≈5.0s
它在月球上做50次全振动时间为:
t=50T′=50×5=250s
答:它在月球上做50次全振动要用250s时间.
如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的绝缘轨道,AB段水平且光滑,BC段为圆心角θ=37°的光滑圆弧,圆弧半径r=2.0m,CD段为足够长的粗糙倾斜直轨,各段轨道均平滑连接.质量m=2.0×l0-2kg、可视为质点的小球被弹簧枪发射后,沿水平轨道向左滑行.
(1)若小球向左运动到B点的速度vB=0.2m/s,则经过多少时间小球第二次达到B点?
(2)若B点左侧区域存在竖直向下的匀强电场,使小球带q=+1.0×10-6C的电量,弹簧枪对小球做功W=0.36J,到达C点的速度vC=2m/s,则匀强电场的大小为多少?
(3)上问中,若小球与CD间的动摩擦因数μ=0.5,运动到CD段的最高点时,电场突然改为竖直向上但大小不变,小球第一次返回到C点的速度大小为多少?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8 )
正确答案
解析
解:
(1)由于vB较小,上升高度很小,沿BC向上运动的路程远小于半径r,故小球在BC上做类似单摆的运动,周期为:
.
再次返回到B点的时间为半个周期:
=1.4s
(2)小球到达C点之前的过程中,动能定理:
W-mg(r-rcosθ)-qE(r-rcosθ)=,
解得:
E=1.0×l05N/C.
(3)设从C点到达最高点前小球滑行的距离为s,动能定理:
-mgssinθ-qEssinθ-μ(mg+qE)scosθ=,
解得:
s=0.8m.
从最高点返回到C点过程中,动能定理:
mgssinθ-qEssinθ-μ(mg-qE)s cosθ=,
解得:
v‘C=m/s=1.265 m/s.
答:
(1)若小球向左运动到B点的速度vB=0.2m/s,则经过1.4s小球第二次达到B点.
(2)若B点左侧区域存在竖直向下的匀强电场,使小球带q=+1.0×10-6C的电量,弹簧枪对小球做功W=0.36J,到达C点的速度vC=2m/s,则匀强电场的大小为1.0×l05N/C.
(3)上问中,若小球与CD间的动摩擦因数μ=0.5,运动到CD段的最高点时,电场突然改为竖直向上但大小不变,小球第一次返回到C点的速度大小为1.265 m/s.
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