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题型:简答题
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简答题

两个单摆的摆长之比为1:2.摆球质量之比为4:5 最大摆角之比为3:2.它们在同一地点做简简运动,则它们的频率之比为______

正确答案

解:两个单摆的摆长之比为1:2,根据公式T=,周期之比为1:

再根据公式f=,频率与周期成反比,所以频率之比为:1;

故答案为::1

解析

解:两个单摆的摆长之比为1:2,根据公式T=,周期之比为1:

再根据公式f=,频率与周期成反比,所以频率之比为:1;

故答案为::1

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简答题

一根轻绳一端系一小球,另一端固定在O点,制成单摆装置.在O点有一个能测量绳的拉力大小的力传感器,让小球绕O点在竖直平面内做简谐振动,由传感器测出拉力F随时间t的变化图象如图所示,则小球振动的周期为______s,此单摆的摆长为______m(重力加速度g 取10m/s2,取π2≈10).

正确答案

解:因为一个周期内两次经过平衡位置,经过平衡位置时拉力最大,可知小球的周期为4s.

根据T=得摆长为:L=

故答案为:4,4

解析

解:因为一个周期内两次经过平衡位置,经过平衡位置时拉力最大,可知小球的周期为4s.

根据T=得摆长为:L=

故答案为:4,4

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简答题

①下列说法正确的是______

A.单摆做简谐运动的过程中,摆球在平衡位置速度最大,回复力为零,加速度为零.

B.驱动力频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大.

C.波不但传播振动这种运动形式和传递能量,而且还可以传递信息.

D.实验表明水波到达浅水区后,传播方向朝法线方向偏折,这说明水波的传播与水深有关,浅水区水波的传播速度较大.

E.在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片.

F.麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验作出证明,使电磁场理论成为世人公认的真理.

G.泊松亮斑有力地支持了光的微粒说,杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说.

H.质能方程E=MC2是相对论的一个重要推论.

②如图所示,OA为一单摆,B是穿在一根较长细线上的小球,让OA偏离竖直方向一很小的角度,在放手让A球向下摆动的同时,另一小球B从与O点等高处由静止开始下落,A球第一次摆到最低点时两球恰好相遇,求B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比.(取g=10m/s2,π2=10)

正确答案

①解:

A、平衡位置速度最大,回复力为零,但合力不为零,所以加速度为零.故A错误;

B、当驱动力频率等于系统的固有频率时,出现共振现象,故B正确;

C、波既可传播形式与能量,也能传递信息,故C正确;

D、机械波在同种均匀介质中传播时的速度是不变的,但是由于深水区和浅水区的水的压强不同,分子平均间距发生了变化,物理性质上表现为水的密度就不同了,则有浅水区水波的传播速度较小.故D错误;

E、在放映时,通过两个放映机,把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映,使这略有差别的两幅图象重叠在银幕上.这时如果用眼睛直接观看,看到的画面是模糊不清的,要看到立体电影,就要在每架电影机前装一块偏振片,它的作用相当于起偏器.从两架放映机射出的光,通过偏振片后,就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直.故E正确;

F、麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹通过实验作出证明,故F错误;

G、泊松亮斑是光偏离直线方向传播,故其说明光具有波动说,故G错误;

H、质能方程E=mc2是爱因斯坦从相对论中得出来的一个重要的结论.质能方程是计算原子核的结合能,并用以解释原子核变化时发生质量亏损现象的理论基础.故H正确;

故选:BCEH 

②解:单摆振动周期公式,T=2π

则有t=

由牛顿第二定律,a=

及运动学公式,=L

由于L为下落高度,T为单摆周期,t为相遇时间.

则f:mg=1:5

答:B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比1:5.

解析

①解:

A、平衡位置速度最大,回复力为零,但合力不为零,所以加速度为零.故A错误;

B、当驱动力频率等于系统的固有频率时,出现共振现象,故B正确;

C、波既可传播形式与能量,也能传递信息,故C正确;

D、机械波在同种均匀介质中传播时的速度是不变的,但是由于深水区和浅水区的水的压强不同,分子平均间距发生了变化,物理性质上表现为水的密度就不同了,则有浅水区水波的传播速度较小.故D错误;

E、在放映时,通过两个放映机,把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映,使这略有差别的两幅图象重叠在银幕上.这时如果用眼睛直接观看,看到的画面是模糊不清的,要看到立体电影,就要在每架电影机前装一块偏振片,它的作用相当于起偏器.从两架放映机射出的光,通过偏振片后,就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直.故E正确;

F、麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹通过实验作出证明,故F错误;

G、泊松亮斑是光偏离直线方向传播,故其说明光具有波动说,故G错误;

H、质能方程E=mc2是爱因斯坦从相对论中得出来的一个重要的结论.质能方程是计算原子核的结合能,并用以解释原子核变化时发生质量亏损现象的理论基础.故H正确;

故选:BCEH 

②解:单摆振动周期公式,T=2π

则有t=

由牛顿第二定律,a=

及运动学公式,=L

由于L为下落高度,T为单摆周期,t为相遇时间.

则f:mg=1:5

答:B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比1:5.

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简答题

如图所示,两个质量相等的弹性小球A和B分别挂在L1=0.81m,L2=0.36m的细线上,两球重心等高且互相接触,现将A球拉离平衡位置与竖直方向夹角小于5°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.求从释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间t.(已知π2≈g)

正确答案

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  s,

s                          

从释放小球到第1次相碰经历时间  1=s            

从小球摆起到第2次相碰经历时间  2=s            

从小球摆起到第3次相碰经历时间  3=s              

所以从释放小球第3次碰撞,共需时间  =1+2+3=0.45s+0.6s+0.9s=1.95s 

答:释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间为1.95S

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  s,

s                          

从释放小球到第1次相碰经历时间  1=s            

从小球摆起到第2次相碰经历时间  2=s            

从小球摆起到第3次相碰经历时间  3=s              

所以从释放小球第3次碰撞,共需时间  =1+2+3=0.45s+0.6s+0.9s=1.95s 

答:释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间为1.95S

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简答题

如图所示,光滑圆弧形轨道半径R=10m,一小球A自最低点O开始在槽内做往复运动,当A开始运动时,离O点的水平距离s=5m处的平台上方边缘O′处有另一小球B以一定初速度水平抛出.

(1)小球A往复运动的周期为多少?

(2)若小球B的抛出点离O点的竖直高度为h,则小球B运动到O的时间为多少?

(3)要让B在O点处击中A球,则B球的初速度v0以及O′与O点间的高度差h应满足什么条件?(g取10m/s2

正确答案

解:(1)小球A往复运动可等效成摆长为R的单摆,做简谐运动,其周期为:

    T=2π=2πs=6.28s;

(2)小球B做平抛运动,设时间为t,则:

   h=

解得:t=

(3)要让B在O点处击中A球,必须有:

  t=n(n=1,2,3…,)

  s=v0t

联立以上各式得:

  h=5π2n2 m(n=1,2,3,…)

  v0=(n=1,2,3,…);

答:

(1)小球A往复运动的周期为6.28s.

(2)若小球B的抛出点离O点的竖直高度为h,则小球B运动到O的时间为

(3)要让B在O点处击中A球,则B球的初速度v0以及O′与O点间的高度差h应满足的条件是:h=5π2n2 m(n=1,2,3,…),v0=(n=1,2,3,…).

解析

解:(1)小球A往复运动可等效成摆长为R的单摆,做简谐运动,其周期为:

    T=2π=2πs=6.28s;

(2)小球B做平抛运动,设时间为t,则:

   h=

解得:t=

(3)要让B在O点处击中A球,必须有:

  t=n(n=1,2,3…,)

  s=v0t

联立以上各式得:

  h=5π2n2 m(n=1,2,3,…)

  v0=(n=1,2,3,…);

答:

(1)小球A往复运动的周期为6.28s.

(2)若小球B的抛出点离O点的竖直高度为h,则小球B运动到O的时间为

(3)要让B在O点处击中A球,则B球的初速度v0以及O′与O点间的高度差h应满足的条件是:h=5π2n2 m(n=1,2,3,…),v0=(n=1,2,3,…).

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简答题

某位老师和同学们在课堂上共同探究了砂摆实验,并描绘出了砂摆的振动图象如图所示,实验过程中保证砂摆是简谐运动,实验分两步进行:

(1)保证砂摆的摆长不变的情况下,在砂摆摆动过程中,两次以不同的速度匀速拉出木板得到的图形分别如图a、b所示,说明两次拉木板的速度之比为______

(2)改变砂摆得到不同的摆长,对于不同摆长的砂摆摆动过程中,如果两次拉动木板速度相同,得到的图形也是分别如图a、b所示,通过图象可以分析相应的摆长之比为______

正确答案

解:(1)对同一个单摆,周期是一定的,由图知拉出木板a用时2T,拉出木板b用时3T,设板长为L,则两次拉木板的速度之比为

  va:vb==3:2

(2)两次拉木板速度相同,说明拉出的时间是一定的,设为t,由图可得两个单摆的周期分别为 Ta=,Tb=,周期之比为 Ta:Tb=3:2

根据单摆周期公式T=2π,单摆的摆长之比为 La:Lb=9:4;

故答案为:(1)3:2,(2)9:4.

解析

解:(1)对同一个单摆,周期是一定的,由图知拉出木板a用时2T,拉出木板b用时3T,设板长为L,则两次拉木板的速度之比为

  va:vb==3:2

(2)两次拉木板速度相同,说明拉出的时间是一定的,设为t,由图可得两个单摆的周期分别为 Ta=,Tb=,周期之比为 Ta:Tb=3:2

根据单摆周期公式T=2π,单摆的摆长之比为 La:Lb=9:4;

故答案为:(1)3:2,(2)9:4.

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简答题

天花板上O点悬挂一单摆,绳子长度为0.99l,质量分布均匀的实心小球质量为m,直径为0.02l,O点正下方0.1l处有一钉子P,如图所示,现将单摆向左拉开一个小角度θ,并由静止释放,小球左右摆动过程中,偏角始终都小于5°,重力加速度为g.求:

(1)单摆的振动周期;

(2)小球从左摆到最低点时,绳子对小球的拉力大小.

正确答案

解:(1)摆长OA的单摆周期:T1=

摆长PB的单摆周T2=2

由题意得:l1=l    

且l2=0.9l   

单摆的振动周期:T=      

解得:T=     

(2)从静止释放到最低点,由机械能守恒得

      

在最低点:T-mg=m         

解得:T=mg(3-2cosθ)        

答:(1)单摆的振动周期T=

(2)小球从左摆到最低点时,绳子对小球的拉力大小mg(3-2cosθ).

解析

解:(1)摆长OA的单摆周期:T1=

摆长PB的单摆周T2=2

由题意得:l1=l    

且l2=0.9l   

单摆的振动周期:T=      

解得:T=     

(2)从静止释放到最低点,由机械能守恒得

      

在最低点:T-mg=m         

解得:T=mg(3-2cosθ)        

答:(1)单摆的振动周期T=

(2)小球从左摆到最低点时,绳子对小球的拉力大小mg(3-2cosθ).

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如图甲是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.根据图象回答:

(1)单摆振动的频率是多大?

(2)开始时刻摆球在何位置?

(3)若当地的重力加速度为10m/s2,这个摆的摆长是多少?

正确答案

解:(1)由图乙所示图象可知,单摆周期T=0.8s,单摆的周期f===1.25Hz.

(2)由图乙所示图象可知,在t=0s时,摆球处于负的最大位移,摆球向右方向运动为正方向,因此开始时,摆球在B处.

(3)由单摆周期公式T=2π,可得m;

答(1)单摆振动的频率是1.25Hz.(2)开始时刻摆球在B位置.(3)若当地的重力加速度为10m/s2,这个摆的摆长是0.16m.

解析

解:(1)由图乙所示图象可知,单摆周期T=0.8s,单摆的周期f===1.25Hz.

(2)由图乙所示图象可知,在t=0s时,摆球处于负的最大位移,摆球向右方向运动为正方向,因此开始时,摆球在B处.

(3)由单摆周期公式T=2π,可得m;

答(1)单摆振动的频率是1.25Hz.(2)开始时刻摆球在B位置.(3)若当地的重力加速度为10m/s2,这个摆的摆长是0.16m.

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简答题

一单摆的摆长为l,振动过程中在距悬点O的正下方处钉一颗钉子,问:该单摆的周期变为多大?

正确答案

解:摆长为L的周期T=T1=

摆长为L-=的周期为T2=

故小球完成一次全振动的时间为:T=

答:该单摆的周期变为

解析

解:摆长为L的周期T=T1=

摆长为L-=的周期为T2=

故小球完成一次全振动的时间为:T=

答:该单摆的周期变为

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简答题

一个单摆在质量为m1、半径为R1的星球上做周期为T1的简谐运动,在质量为m2、半径为R2的星球上做周期为T2的简谐运动.求T1与T2之比.

正确答案

解:根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力,有:

G=mg

解得:

g=        ①

单摆的周期:

T=2      ②

联立①②解得:

T=2π

答:T1与T2的比值为

解析

解:根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力,有:

G=mg

解得:

g=        ①

单摆的周期:

T=2      ②

联立①②解得:

T=2π

答:T1与T2的比值为

下一知识点 : 外力作用下的振动
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