- 单摆
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物体做周期为T的简谐运动时,其动能也随时间做周期性变化,其动能的变化周期是__________.
正确答案
经分析知速度经周期T才回复到原来的大小和方向,而速度的大小每经T/2就回复到原来的数值,即速率的变化周期为T/2,所以动能的变化周期为T/2.
一个由摆控制走时的钟,发现它一昼夜快5min.如何调整它的摆长,可以使它走时准确?
正确答案
应该把摆长调整为原来的100.7%即可使它走时准确.
设摆原来的周期为T,设计的一昼夜时间摆动n次.根据题意,nT=(60×24-5)min.
根据单摆周期公式,可知周期T跟摆长l的平方根成正比,即
,
其中l1和l2分别是原来的摆长和调整后的摆长.所以
=1.007l1.
应该把摆长调整为原来的100.7%即可使它走时准确.
利用单摆测重力加速度时, 没有测摆球的直径, 先用直尺测出悬点到球底的距离L1, 测出相应的周期T1, 再将L1改变为L2, 又测出相应的周期T2, 则测出的重力加速度g的表达式应为 .
正确答案
根据单摆的周期公式有
得:,
,则g=
。
将一水平木板从一沙摆(可视为简谐运动的单摆)下面以a="0.2" m/s2的加速度匀加速地水平抽出,板上留下的沙迹如图11-4-2所示,量得="4" cm,
="9" cm,
="14" cm,试求沙摆的振动周期和摆长.(g="10" m/s2)
图11-4-2
正确答案
1 s,0.25 m
由Δs=aT2
T==
s="0.5" s
振动周期T′="2T=1" s
由单摆公式T=2π得
L=="0.25" m.
(1)某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为97.50cm;摆球直径为2.00 cm;然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.9s.则
①该摆摆长为_______cm,周期为 s
②如果他测得的g值偏小,可能的原因是 [ ]
(2)在一次用单摆测定加速度的实验中,图A的O点是摆线的悬挂点,a、b点分别是球的上沿和球心,摆长L= m. 秒表读数__________
为了提高测量精度,需多次改变L的值并测得相应的T值.现测得的六组数据标示在以L为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“”表示的点。根据图中的数据点作出T2与L的关系图线.
正确答案
(1)①98.50 1.998 ②B (1)0.9905 100.4 图略
略
一质点在平衡位置O附近做简谐运动,从它经过平衡位置开始计时,经0.13 s,质点第一次通过M点,再经0.1 s第二次通过M点.则质点振动周期的可能值为多大?
正确答案
0.72 s或0.24 s
(1)如图甲所示,设质点由O向右运动到M点,则从O到M的时间t1="0.13" s,再由M经右边最远处A点返回到M点的时间为0.1 s,那么由M到A的时间t2=(0.1÷2) s="0.05" s.
则由O到A的时间t=t1+t2="0.18" s=,所以T="0.72" s.
(2)若如图乙所示,质点由O向左运动到B又返回到O后向右运动到M的时间t1′="0.13" s,再由M向右到A又返回M的时间为t′="0.1" s,则由M到A的时间t2′=(0.1÷2) s="0.05" s,设由O向右运动到M的时间为t.
则从乙图上可看出有4(t+t2′)=t1′+t′+t=T
即4(t+0.05)=0.13+0.1+t
解得t="0.01" s,得T=4(t+0.05)="0.24" s.
如图所示,在质量为M的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量均为m(M≥m)的A、B两物体,箱子放在水平地面上,平衡后剪断A、B间细线,此后A将做简谐运动.当A运动到最高点时,木箱对地面的压力为______________.
正确答案
Mg
剪断细线,A做简谐运动,回复力的最大值Fmax=mg.
当A运动到最高点时,F回向下,取最大值,即F回=mg,此时弹簧弹力为零.所以木箱对地面的压力为Mg.
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) 开始时刻摆球在何位置?
(2) 写出摆球做简谐运动的表达式
(3)若当地的重力加速度为10 m/s2,这个摆的摆长是多少?()
正确答案
(1)B位置(2)(3)0.16 m
利用图象信息得出相关的物理量,写出表达式,再利用单摆的周期公式求解。
(1) t=0时x=-4 cm,故开始时刻摆球在B位置(4分).
(2) (4分)
(3)根据T=2π ,所以l=
=0.16 m.(4分)
有一单摆,在地球表面为秒摆,已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6.
(1)将该单摆置于月球表面,其周期多大?
(2)若将摆长缩短为原来的1/2,在月球表面时此摆的周期多大?
(3)该秒摆的摆长多少?(g="9.8" m/s2)
正确答案
(1)T月="4.9" s(2)T月="3.5" s(3)T地="0.99" m
(1)T月=2π…①.T地=2π
…②
因秒摆的周期为2秒,则①式除以②式,T月=T地="4.9" s.
(2)T月=T地=s="3.5" s
(3)l地=()2·g地=(
)2·9.8 m="0.99" m
在单摆悬点正下方距悬点处有一小钉C,从而使单摆左右摆动时,其摆长发生改变,已知摆长为l,求其周期.
正确答案
T=π(+
)
由于C处小钉对线摆到左侧时的阻挡作用,促使右侧半周期摆长为,故而全程T=π(
+
).
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