簡諧運動具有如下特點:
①簡諧運動的物體受到回復力的作用,回復力的大小F與物體偏離平衡位置的位移x成正比,回復力的方向與物體偏離平衡位置的位移方向相反,即F=-kx,其中k為振動系數(shù),其值由振動系統(tǒng)決定;
②簡諧運動是一種周期性運動,其周期與振動物體的質量的平方根成正比,與振動系統(tǒng)的振動系數(shù)的平方根成反比,而與振幅無關,即T=2πmk。
(1)如圖甲所示,擺長為L、擺球質量為m的單擺在AB間做小角度的自由擺動,當?shù)刂亓铀俣葹間。
a.當擺球運動到P點時,擺角為θ,畫出此時擺球受力的示意圖,并寫出此時擺球受到的回復力F回大?。?br />b.請結合簡諧運動的特點,證明單擺在小角度擺動時是簡諧運動,且周期T=2πLg。
(提示:用弧度制表示角度,當角θ很小時,sinθ≈θ,θ角對應的弧長與它所對的弦長也近似相等)
(2)類比法、等效法等都是研究和學習物理過程中常用的重要方法。長為L的輕質絕緣細線下端系著一個帶電荷量為+q,質量為m的小球。將該裝置處于場強大小為E的豎直向下的勻強電場中,如圖乙所示。若帶電小球在乙圖中做小角度的簡諧運動,請分析求出帶電小球在乙圖中振動的周期。
T
=
2
π
m
k
T
=
2
π
L
g
【答案】(1)a、擺球受力的示意圖見解析,時刻擺球受到的回復力大小為F回=mgsinθ;
b、證明見解析
(2)帶電小球在乙圖中振動的周期為2。
b、證明見解析
(2)帶電小球在乙圖中振動的周期為2
π
L
g
+
E
q
m
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:194引用:4難度:0.6
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1.圖中,兩單擺擺長相同,平衡時兩擺球剛好接觸.現(xiàn)將擺球A在兩擺球線所在平面內向左拉開一小角度后釋放,碰撞后,兩擺球分開各自做簡諧運動.以mA、mB分別表示擺球A、B的質量,則( ?。?/h2>
A.如果mA>mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側 B.如果mA<mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側 C.無論兩擺球的質量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右側 D.無論兩擺球的質量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左側 發(fā)布:2024/12/29 17:30:1組卷:136引用:17難度:0.7 -
2.甲、乙兩個單擺擺長相同,擺球質量之比為2:1.兩個單擺在同一地點做簡諧運動,擺球經(jīng)過平衡位置時的速率之比為1:2,則兩擺( ?。?/h2>
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