- 单摆
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对单摆的振动,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、单摆振动时,速度大小在变化,根据Fn=知,向心力大小在变化.故A错误.
BD、单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力,通过平衡位置时,回复力为零,合力不为零.故B错误,D正确.
C、摆球经过平衡位置时所受的回复力为零.故C正确.
故选:CD.
一个单摆在电梯内,发现其周期增大为原来的2倍,说明电梯作加速运动,其加速度为( )
正确答案
解析
解:根据单摆周期公式T=2π知周期的平方与重力加速度成反比,则周期变为原来2倍时重力加速度变为原来的
即电梯处于失重状态,等效重力加速度为g-a=g
a=g 方向向下
故选:D.
如图,乙图中图象记录了在单摆摆动过程中摆球的动能、势能和机械能随摆球位置变化的关系,下列关于图象的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、单摆摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,在A、C两点动能最小,势能最大,故a图线表示动能随位置的变化关系,故A错误;
B、单摆摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,在A、C两点动能最小,势能最大,故b线表示重力势能随位置的变化关系,故B错误;
C、D、单摆摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,故c线表示摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变,故C错误,D正确;
故选D.
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.图甲表示小滑块(可视为质点)沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面内A、A′点之间来回滑动.A、A′点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为θ,均小于10°,图乙表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线,且图中t=0为滑块从A点开始运动的时刻,g=10m/s2.试根据力学规律和题图中所给的信息,求:
(1)容器的半径;
(2)小滑块的质量及滑块运动过程中的最大动能.
正确答案
解析
解:(1)完成一次全振动的时间为一个周期,由图乙得小滑块做简谐振动的周期:T=0.2π
根据T=解得:R=0.1m
(2)在最高点A,有Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B,有Fmax=m+mg=0.510N
从A到B,滑块机械能守恒,有mgR(1-cosθ)=mV2.
解得:m=0.05kg.
根据Fmax=m+mg=0.510N
在B点的动能最大:EKmax=5×10-4J
答:(1)容器的半径0.1m;
(2)小滑块的质量0.05kg及滑块运动过程中的最大动能5×10-4J.
如图所示,将甲、乙、丙球(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D,其中甲球从圆心A出发做自由落体运动,乙球沿弦轨道从一端B到达另一端D,丙球沿圆弧轨道从C点(且C点靠近D点)运动到D点,如果忽略一切摩擦阻力,设甲球从圆心A做自由落体运动D的时间为t甲,乙球沿弦轨道从一端B到达另一端D的时间为t乙,丙球沿圆弧轨道从C点运动到D点时间为t丙,则t甲、t乙、t丙三者大小的关系是______.
正确答案
t乙>t丙>t甲
解析
解:A点,AD距离为r,加速度为g,时间t甲=
B点,设∠ADB=θ,BD距离为2rcosθ,加速度为gcosθ,时间t乙=2
C点,简谐振动,周期T=2π时间t丙=
故答案为:t乙>t丙>t甲.
如图所示,曲面AO是一段半径为2m的光滑圆弧面,圆弧与水平面相切于O点,AO弧长为10cm,现将小球先后从曲面的顶端A和AO的中点B由静止释放,则到达底端O的速度分别为V1和V2,经历的时间分别为t1和t 2,那么( )
正确答案
解析
解:小球的运动可视为简谐运动(单摆运动),根据周期公式,知小球在A点和B点释放,运动到O点的时间相等,都等于
T.
根据动能定理有:,知A点的h大,所以从A点释放到达O点的速度大.故B正确,A、C、D错误.
故选:B
如图所示,光滑的弧形槽的半径为R(R远大于弧长MN),A为弧形槽的最低点.小球B放在A点正上方离A点的高度为h,小球C放在M点.同时释放两球,使两球正好在A点相碰,则h应为多大?
正确答案
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
两球相碰,有tB=tC
解得:h=
答:h应为h=.
下列情况下,哪一个单摆的周期会变大( )
正确答案
解析
解:A、根据公式T=2π,单摆的周期与质量无关,故A错误;
B、单摆的周期与振幅无关,故B错误;
C、将摆由高山移到平地上,重力加速度增大,根据公式T=2π,周期减小,故C错误;
D、将摆由北极移到赤道,重力加速度减小,根据公式T=2π,周期增大,故D正确;
故选:D
已知单摆摆长为L,悬点正下方处有一个钉子.让摆球做小角度摆动,其周期将是多大?
正确答案
解析
解:该摆在通过悬点的竖直线两边的运动都可以看作简谐运动,周期分别为:
因此该摆的周期为:
答:周期将是.
一单摆在海平面处的振动周期为T,现将该单摆移到山顶时测得的周期与原来周期相比较改变了△T.设地球半径为R,则该山的高度H可表示为( )
正确答案
解析
解:设单摆的摆长为L,地球的质量为M.
据万有引力定律等于重力,得
在海平面上,有 mg=G
在山顶上,有 mg′=G
可得海平面的重力加速度和高度为H山顶上的重力加速度之比为:
g:g′=(R+H)2:R2;
据单摆的周期公式可知 T=2π
则得:海平面上有:T=2π,山顶上有:T+△T=2π
由以上各式可求得 H=R
故选:B.
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