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题型:简答题
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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

(1)摆长OA的单摆周期:T1=2π

摆长PB的单摆周T2=2π

由题意得:l1=l

且l2=0.9l

单摆的振动周期:T=

解得:T=π(1+)

(2)从静止释放到最低点,由机械能守恒得

mv2=mgl(1-cosθ)

在最低点:T-mg=m

解得:T=mg(3-2cosθ)

答:(1)单摆的振动周期T=π(1+);

(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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题型:简答题
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简答题

(1)下列说法中正确的是

[     ]

A、水面上的膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由于光的干涉造成的色散现象

B、根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的电场周围一定可以产生稳定的磁场

C、相对论认为,相对于任何参考系,光速都是一样的

D、在测定单摆周期时,为减小实验误差,最好在小球经过最大位移处时开始计时

(2)一列简谐横波沿x轴传播,图甲是t=3s时的波形图,图乙是波上x=2m处质点的振动图线。则该横波的速度为_______________m/s,传播方向为_______________。

(3)半径为的半圆柱形玻璃,横截面如图所示,为圆心,已知玻璃的折射率为,当光由玻璃射向空气时,发生全反射的临界角为多大?一束与平面成的平行光束射到玻璃的半圆柱面上,经玻璃折射后,有部分光能从平面上射出。则从射出的光束的宽度为多少?

正确答案

(1)AC 

(2)1,左

(3)由,得C=45°

如图所示,作出两条临界光线①②,显然,射出部分的宽度为

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题型:填空题
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填空题

(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示.测量方法正确的是______(选填“甲”或“乙”).

(2)在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(填“是”或“否”).

①在摆球经过最低点时启动秒表计时:______;

②用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期:______.

(3)某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g=______.

正确答案

(1)用游标卡尺测量小球的直径,应将小球卡在外爪的刀口上.故乙正确.

(2)当摆球经过最低点(平衡位置)开始计时误差较小,以及用秒表测量大约30次全振动所需的时间,再求出周期,单单测一次全振动所需的时间表示周期误差较大.

(3)根据T=2π,得,L=T2.则图线的斜率k=,根据图线得k=,所以g=

故本题答案为:(1)乙(2)①是,②否 (3)

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题型:简答题
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简答题

一列简谐横波某时刻的波形如图所示,波沿x轴正方向传播,从此时刻开始计时:

(1)若每间隔最小时间2s波形重复出现,求波速是多大?

(2)若此列波得周期是2s,它是由单摆摆动产生的,则单摆的摆长约为多少?

正确答案

解:(1)

m/s

(2)

m

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题型:简答题
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简答题

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

(1)小球在一个周期内两次经过最低点,根据该规律,知T=0.4πs.

根据T=2π,则L==0.4m.

答:单摆的周期为0.4πs,摆长为0.4m.

(2)在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495N

在最低点B,有Fmax=mg+m

从A到B,滑块机械能守恒,有mgR(1-cosθ)=mv2

联立三式解得:m=0.05kg.

答:摆球的质量为0.05kg.

(3)小球在最低点时速度最大,在最低点有:Fmax=mg+m

代入数据解得:v=0.283m/s.

答:摆动过程中的最大速度为0.283m/s.

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简答题

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10 m/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

(1)T=0.4πs,L=0.4m

(2)0.05kg

(3)0.283m/s

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简答题

如图所示,ACB为光滑弧形槽,弧形槽半径为R,R≫.甲球从弧形槽的球心处自由落下,乙球从A点由静止释放(不计空气阻力).问:

(1)两球第1次到达C点的时间之比;

(2)若在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲,让其自由下落,同时乙球从圆弧左侧由静止释放,欲使甲、乙两球在圆弧最低点C处相遇,则甲球下落的高度h是多少?

正确答案

(1)甲球做自由落体运动R=g

所以:t1=

乙球沿圆弧做简谐运动(由于B→C≪R,可认为摆角θ<5°).此振动与一个摆长为R的单摆振动模型相同,故此等效摆长为R,因此乙球第1次到达C处的时间为:

t2=T=×2π,所以t1:t2=

(2)甲球从离弧形槽最低点h高处开始自由下落,到达C点的时间为t=

由于乙球运动的周期性,所以乙球到达C点的时间为

t乙=+n=•π,n=0,1,2,…

由于甲、乙在C点相遇,故t=t

解得h=π2R(n=0,1,2,…)

答:(1)两球第1次到达C点的时间之比是

(2)若在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲,让其自由下落,同时乙球从圆弧左侧由静止释放,欲使甲、乙两球在圆弧最低点C处相遇,则甲球下落的高度h是π2R(n=0,1,2,…).

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简答题

如图所示,在水平地面上有一段光滑圆弧形槽,弧的半径是R,所对圆心角小于10o,现在圆弧的右侧边缘M处放一个小球A,使其由静止下滑,则:

(1)球由A至O的过程中所需时间t为多少?在此过程中能量如何转化?(定性说明)

(2)若在圆弧的最低点O的正上方h处由静止释放小球B,让其自由下落,同时A球从圆弧右侧由静止释放,欲使A、B两球在圆弧最低点O处相遇,则B球下落的高度h是多少?

正确答案

(1)在由A→O的过程中球A的重力势能转化为动能(2)

(1)由单摆周期公式知球A的周期,………… 1分

…………………………………………1分

在由A→O的过程中球A的重力势能转化为动能 ………… 1分

(2)欲使A、B相遇,则两球运动时间相同,且必须同时到达O点,故由简谐运动的周期性可知两球相遇所经历的时间可以是…2分

所以A球运动的时间必为的奇数倍,

 …………………………………………2分

所以  ………… 1分

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题型:填空题
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填空题

(1)实验室中有一种游标卡尺,其游标尺有10格,总长为19mm。游标上每格比主尺上2 mm少0.1mm,故其精度为0.1mm。如图所示,用这种游标卡尺测量小球的直径,则直径为_________mm。

(2)某同学欲测一单摆的周期,如果测得单摆完成30次全振动时秒表的示数如图所示,那么秒表的读数是________s,该单摆的摆动周期是_________s。(保留三位有效数字)

正确答案

分析:(1)游标卡尺的读数.

本题中游标卡尺的精度为0.1mm;游标卡尺读数先读大于1mm的整数部分,再读不足1mm的小数部分.

(2)机械秒表读数

机械表的长针是秒针,转一周是30s.大表上面读秒,小表读30s的整数倍倍数.单摆的摆动周期为完成一次全震动的时间.

解:(1)10分度,精度为0.1mm

大于1mm的整数部分为22mm,由于游标尺上第六个刻线(除零刻线)与主尺刻线对齐,故不足1mm的小数部分为0.6mm,因而读数为22.6mm;

故答案为:22.6.

(2)表的读数方法是:短针读数(t1)+长针读数(t2

从短针看出时间大于30s而小于60s,因而时间为54.4s

单摆的摆动周期T==1.81s;

故答案为:22.6, 54.4,1.81.

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简答题

在“用单摆测重力加速度”的实验中:

(1)某同学的操作步骤为:

a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上

b.用米尺量得细线长度l

c.在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球

d.用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t,得到周期T=t/n

e.用公式计算重力加速度

按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比____________(选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。

(2)已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为,式中T0为摆角趋近于0°时的周期,a为常数。为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有________________________;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,则图像中的横轴表示____________。

正确答案

(1)偏小

(2)T′(或t、n)、θ,T′

下一知识点 : 外力作用下的振动
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