- 单摆
- 共2503题
一个摆长为2m的单摆,在地球上某地振动时,测得完成100次全振动所用的时间为284s.
(1)求当地的重力加速度g;
(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60m/s2,则该单摆振动周期是多少?
正确答案
解:(1)完成100次全振动所用的时间为284s,则周期:T=s
根据公式T=得:
m/s2
(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60m/s2,则该单摆振动周期:
=7.02s
答:(1)当地的重力加速度是9.78m/s2;
(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60m/s2,则该单摆振动周期是7.02s.
解析
解:(1)完成100次全振动所用的时间为284s,则周期:T=s
根据公式T=得:
m/s2
(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60m/s2,则该单摆振动周期:
=7.02s
答:(1)当地的重力加速度是9.78m/s2;
(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60m/s2,则该单摆振动周期是7.02s.
如图,在:半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置于竖直平面内,两端点距最低点高度差H为1cm.将小环置于圆弧端点并从静止释放,小环运动到最低点所需的最短时间是多少?在最低点处的加速度为多大?(取g=10m/s2)
正确答案
解:(1)将小球的运动等效成单摆运动,则小环运动到最低点所需的最短时间为T,即最低时间为:
t=T=
s=
≈0.785s.
(2)设小环运动到最低点时的速度为v,根据机械能守恒定律得:
mgH=mv2
得:v2=2gH
小环在最低点的加速度为:
a==
=0.08m/s2.
答:(1)求小环运动到最低点所需的最短时间为0.785s;
(2)求小球在最低点处的加速度为0.08m/s2.
解析
解:(1)将小球的运动等效成单摆运动,则小环运动到最低点所需的最短时间为T,即最低时间为:
t=T=
s=
≈0.785s.
(2)设小环运动到最低点时的速度为v,根据机械能守恒定律得:
mgH=mv2
得:v2=2gH
小环在最低点的加速度为:
a==
=0.08m/s2.
答:(1)求小环运动到最低点所需的最短时间为0.785s;
(2)求小球在最低点处的加速度为0.08m/s2.
(2013春•新郑市校级月考)一摆长为1m的单摆在地球表面做简谐运动,若取π2=g,
(1)求该单摆在地球表面振动的周期;
(2)将该单摆移到半径是地球半径4倍,平均密度和地球相等的某星球表面,求其振动周期变为多少?
正确答案
解:单摆的振动周期公式T=2π=2
=2s
(2)据星球表面重力近似等于万有引力,所以
又因为:M=ρV
V=
单摆的振动周期公式T=2π
联立以上解得:T=1s
答:(1)求该单摆在地球表面振动的周期2s;
(2)将该单摆移到半径是地球半径4倍,平均密度和地球相等的某星球表面,求其振动周期变为1s.
解析
解:单摆的振动周期公式T=2π=2
=2s
(2)据星球表面重力近似等于万有引力,所以
又因为:M=ρV
V=
单摆的振动周期公式T=2π
联立以上解得:T=1s
答:(1)求该单摆在地球表面振动的周期2s;
(2)将该单摆移到半径是地球半径4倍,平均密度和地球相等的某星球表面,求其振动周期变为1s.
如图所示,单摆摆长为L,做简谐运动,C点在悬点O的正下方,D点与C相距为X,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V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.(重力加速度为g)
正确答案
解:小球从左侧最大位移处摆动到C点,速度方向向左的时间为:
t=nT+=
,(n=0 1 2 3…)
小球B运动到C点的时间为:t=,
解得:v=,(n=0 1 2 3…)
答:小球B的速度大小为,(n=0 1 2 3…).
解析
解:小球从左侧最大位移处摆动到C点,速度方向向左的时间为:
t=nT+=
,(n=0 1 2 3…)
小球B运动到C点的时间为:t=,
解得:v=,(n=0 1 2 3…)
答:小球B的速度大小为,(n=0 1 2 3…).
如图所示,将质量为m的小球A做成单摆,让小球A从静止释放的同时,高出悬点O的另一小球B做自由落体运动,结果它们同时到达跟单摆的平衡位置C等高处.已知摆长为l,偏角θ<5°.求:
(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h;
(2)小球A到达最低点C时的速度VC;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小.
正确答案
解:(1)从小球释放到同时到达跟单摆的平衡位置C等高处,
A、B经历的时间:tA=tB
小球A做单摆运动,tA=(2n-1) 其中n=1、2、3、…
根据单摆周期公式得TA=2π
小球B做自由落体运动,
h+l=g
联立求解:h=-l,其中n=1、2、3、…
(2)根据小球A到达最低点C过程中机械能守恒列出等式:
mgl(1-cosθ)=m
vC=
(3)小球A在最低点C处,根据牛顿第二定律得:
,
解得:F=(3-2cosθ)mg
答:(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h=-l,其中n=1、2、3、…;
(2)小球A到达最低点C时的速度大小是;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小是(3-2cosθ)mg.
解析
解:(1)从小球释放到同时到达跟单摆的平衡位置C等高处,
A、B经历的时间:tA=tB
小球A做单摆运动,tA=(2n-1) 其中n=1、2、3、…
根据单摆周期公式得TA=2π
小球B做自由落体运动,
h+l=g
联立求解:h=-l,其中n=1、2、3、…
(2)根据小球A到达最低点C过程中机械能守恒列出等式:
mgl(1-cosθ)=m
vC=
(3)小球A在最低点C处,根据牛顿第二定律得:
,
解得:F=(3-2cosθ)mg
答:(1)小球B的初位置与单摆悬点之间的高度差h=-l,其中n=1、2、3、…;
(2)小球A到达最低点C时的速度大小是;
(3)小球A到达最低点C时,摆线所受的拉力F的大小是(3-2cosθ)mg.
距离楼顶l=90m处一房间起火电厂.一消防队员沿一条竖直悬垂的绳子从静止开始匀加速下滑,滑到窗户A处,突然停止下滑;同时突然用脚将窗户玻璃踢破.自己反弹了一下.然后进入窗内救人.若已知从开始下滑到刚进入窗内共用了时间t=15s.试估算他下滑时的加速度a的大小,假设不计绳的质量.(π=3,g=10m/s2)
正确答案
解:单摆的周期:T==2
=6πs,
则反弹的时间:t1==3πs
则匀加速直线运动的时间:t2=15-3π=6s.
根据x=at2得:
a==5m/s2,
答:他下滑时的加速度为5m/s2.
解析
解:单摆的周期:T==2
=6πs,
则反弹的时间:t1==3πs
则匀加速直线运动的时间:t2=15-3π=6s.
根据x=at2得:
a==5m/s2,
答:他下滑时的加速度为5m/s2.
如图为一单摆的共振曲线,则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?
正确答案
解:由图可知当驱动力频率为0.5Hz时,单摆产生了共振现象,则单摆的固有频率f=0.5Hz,
则周期为:T=S
根据单摆的周期公式T=2π得:
L=m
由图读出共振时单摆的振幅A=8cm
答:单摆的摆长约为1m,共振时单摆的振幅是8cm.
解析
解:由图可知当驱动力频率为0.5Hz时,单摆产生了共振现象,则单摆的固有频率f=0.5Hz,
则周期为:T=S
根据单摆的周期公式T=2π得:
L=m
由图读出共振时单摆的振幅A=8cm
答:单摆的摆长约为1m,共振时单摆的振幅是8cm.
如图所示,O是半径为R的光滑圆弧轨道的最低点,A、B为两个相同的小球(可视为质点),将A放在O点正上方h处,将B放在离O点很近的轨道上,让A、B同时从静止开始释放(不计空气阻力),正好在O点相遇,则h的高度最小是多少?
正确答案
解:对B球,可视为单摆,当小球B第一次运动到最低点与自由落体的小球A相遇时对应的时间最短,即小球A的高度最小.
单摆周期公式可求B球到达O点的最短时间:
t==
×
对A球,据h=得;
t=
由于两球运动的时间相等,所以×
=
解得:h=
答:小球A的最小高度为.
解析
解:对B球,可视为单摆,当小球B第一次运动到最低点与自由落体的小球A相遇时对应的时间最短,即小球A的高度最小.
单摆周期公式可求B球到达O点的最短时间:
t==
×
对A球,据h=得;
t=
由于两球运动的时间相等,所以×
=
解得:h=
答:小球A的最小高度为.
将单摆A的摆长增加1.5m,则振动周期增大到原来的2倍.求A摆摆长为多少?
正确答案
解:根据单摆的周期公式,有:
A单摆原来的周期 T=2π ①
摆长改变后,周期 2T=2π ②
联立①②解得:L=0.5m
答:A摆摆长为0.5m.
解析
解:根据单摆的周期公式,有:
A单摆原来的周期 T=2π ①
摆长改变后,周期 2T=2π ②
联立①②解得:L=0.5m
答:A摆摆长为0.5m.
如图所示,光滑的弧形槽的半径为R(R>>MN弧),A为弧形槽的最低点,小球B放在A点正上方离A点正上方离A点高度为h处,小球C放在M点同时释放两球,要使两球正好在A点相碰,则h应为多大?
正确答案
解:对C球,可视为单摆,沿用单摆周期公式可求C球到达O点的时间:
tc=(2n+1)=
对于B球,做自由落体运动,则:
tB=
两球相碰,有:
tB=tC
解得:
h=π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…)
答:h应为π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…).
解析
解:对C球,可视为单摆,沿用单摆周期公式可求C球到达O点的时间:
tc=(2n+1)=
对于B球,做自由落体运动,则:
tB=
两球相碰,有:
tB=tC
解得:
h=π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…)
答:h应为π2(2n+1)2R (n=0,1,2,3…).
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