- 单摆周期公式
- 共1307题
利用砂摆(用线悬挂起来的盛砂漏斗)描迹,显示简谐运动的图象的实验,如果考虑到砂子逐渐减少的因素,该砂摆的振动周期将( )
正确答案
解析
解:砂子逐渐减小,砂子和漏斗的重心将逐渐降低,砂子漏完后重心又升高,所以摆长先边长后变短,
根据单摆周期公式T=2π
知周期先变大后变小,
故选:C.
将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,如图所示,(甲)图中O点为单摆的悬点,现将小球(可视为质点)拉到A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动,其中B点为运动中最低位置,∠AOB=∠COB=α,α小于10°且是未知量.图(乙)表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,根据力学规律和题中信息(g取10m/s2)求:
(1)单摆的周期和摆长;
(2)摆球的质量;
(3)摆动过程中的最大速度.
正确答案
解析
解:(1)摆球受力分析如图,小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知:
T=0.4πs.
由单摆的周期公式T=2π,得:
L==
=0.4m.
(2)(3)在最高点A,有:
Fmin=mgcosα=0.495N
在最低点B,有:
Fmax=mg+m
从A到B,滑块机械能守恒,有:
mgL(1-cosα)=mv2
联立三式并代入数据得:
m=0.05kg
v=0.283m/s
答:(1)单摆的振动周期为0.4πs,摆长为0.4m;
(2)摆球的质量为0.05kg;
(3)摆动过程中的速度为0.283m/s
如图甲所示,ABCDabcd为一放于水平面上的长方体槽,上端开口,ABba、CDdc面为两铜板,其他面为绝缘板,槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解).现在质量不计的细铜丝的下端固定一铁球构成一单摆,铜丝的上端可绕O点摆动,O点在槽中心的正上方,摆球摆动平面与AB垂直.在两铜板上接上图示的电源,电源内阻可忽略,电动势E=8V,将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记+忆示波器的“地”和“Y”输入端(记忆示波器的输入电阻可视为无穷大).假设摆球在导电液中做简谐运动,示波器的电压波形如图乙所示.
(1)求单摆的摆长(已知π2=10,g=10m/s2).
(2)设AD边长为4cm,则摆动过程中摆球偏离CD板的最大距离和最小距离(忽略铜丝对导电液中电场的影响).
正确答案
解析
解:(1)由图乙可知单摆的周期为T=1 s
由T=2π得,l=
=
m=0.25 m.
(2)摆动过程中电压最大为6 V,该电压与摆球偏离CD板的距离△l成正比,有
=
,其中lAD=4 cm,U=6 V,E=8 V
解得△l=3 cm
此即为摆球偏离CD板的最大距离.
同理可得,摆球偏离CD的最小距离为1 cm.
答:(1)单摆的摆长是0.25 m.
(2)设AD边长为4cm,则摆动过程中摆球偏离CD板的最大距离和最小距离分别是3 cm和1 cm.
将一单摆装置竖直悬于某一深度为h(未知)且开口向下的固定小筒中(单摆的下部分露出筒外),如图甲所示.将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁.如果本实验的长度测量工具只能测量出筒下端口到摆球球心之间的距离l,并通过改变l而测出对应的摆动周期T,再以T2为纵轴、l为横轴,作出T2-l图象,则可以由此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g.
(1)如果实验中所得到的T2-l图象如图乙所示,那么对应的图象应该是a、b、c中的______.
(2)由图象可知,小筒的深度h=______m;当地重力加速度g=______m/s2.
正确答案
a
0.3
9.86
解析
解:(1)根据T=,则T2=
,图线应该是一条过原点的倾斜直线,通过L不是实际的摆长,L=0,实际摆长不为0,所以图象中L=0时,周期不等于0.故选a.
(2)当T=0时,对应的位置是-30cm.可知小筒的深度为0.3m.图线的斜率k==4,所以g=9.86m/s2.
故本题答案为:(1); (2)0.3、9.86;
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、摆钟走时快了说明摆的周期变短了,需要增大单摆的周期;根据单摆的周期公式可知:必须增大摆长,才可能使其走时准确.故A错误;
B、火车过桥时要减速是为了防止桥发生共振,不是防止火车发生共振,故B错误;
B、挑水的人由于行走,使扁担和水桶上下振动,当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时,发生共振,结果水桶中的水溢出.挑水时为了防止从水桶中荡出,可以加快或减慢走路的步频.故C正确;
D、停在海面的小船上下振动,是受迫振动,故D错误.
故选:C
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