单摆是高中物理选修3-4中第一章机械振动第二节内容。我们知道,当摆角小于
图1
29次浏览 发布时间:2022-11-30 13:21:29
单摆是高中物理选修3-4中第一章机械振动第二节内容。我们知道,当摆角小于
图1
单摆在振动过程中同时又在做圆弧运动,摆球受重力和绳子的拉力。绳子的拉力和重力沿绳方向的分力的合力提供摆球做圆弧运动的向心力,其只改变摆球运动速度的方向。而重力沿圆弧切线方向的分力提供摆球做简谐运动的回复力,其只改变摆球运动速度大小,也就决定了摆球振动快慢。因此,回复力是改变摆球振动快慢的原因,是判断单摆振动周期是否变化的依据。
在实验室(惯性参考系)中,摆球只受重力和绳子的拉力情景下,通过实验探究,得到单摆做简谐运动的周期公式
图2
小球振动过程中,其受重力和圆弧面的支持力,而且该支持力方向始终指向圆心。与单摆的理想模型对比,圆弧面对小球的支持力相当于单摆中绳子对摆球的拉力,小球振动的回复力也是重力沿圆弧切线方向的分力提供,因此其振动周期为
图3
A.C点
B. C点右侧
C.C点左侧
D.不能确定
答案: A
解析: 由于光滑轨道的半径远远大于运动的弧长,小球都做简谐运动,类似于单摆.因此周期只与半径有关,与运动的弧长无关,两球都经四分之一周期同时到达C点相碰,故选项A正确.
情景2:单摆在磁场中的振动。
如图4所示,一摆球带正电的单摆在垂直于匀强磁场的竖直平面内振动。
图4
摆球振动过程中,其受重力、绳子的拉力和磁场的洛伦兹力,洛仑兹力方向始终沿绳子方向。与单摆的理想模型对比,摆球振动的回复力仍然是重力沿沿圆弧切线方向的分力提供,而洛仑兹力只影响绳子拉力大小的变化,因此其振动周期仍为
图5
A. 当小球每次通过平衡位置时,速度相同
B. 当小球每次通过平衡位置时,动能相同
C. 当小球每次通过平衡位置时,丝线拉力相同
D. 撤去磁场后,小球摆动周期变大
答案:B
解析:带正电小球所受洛仑兹力和拉力不做功,只有重力做功,系统机械能守恒。过平衡位置时,小球的动能相同,其速度大小相等,但方向不一定相同,因此,B正确,A错误;小球过平衡位置时,运动方向不同时,其所受洛仑兹力方向也不同,丝线拉力不同,因此,C错误;小球所受洛仑兹力不提供回复力,撤去磁场后,其振动的回复力不变,振动周期不变,因此,D错误。
情景3:单摆在电场中的振动。
如图6所示,一摆球带正电荷的单摆在竖直下的匀强电场中振动。
图6
摆球振动过程中,其受重力、绳子的拉力和电场的电场力,电场力方向始终竖直向下。与单摆的理想模型对比,单摆振动的回复力是由重力和电场力沿圆弧切线的分力的合力提供,摆球振动变快了,因此,该单摆振动周期不能再用
图7
A. 当小球每次通过平衡位置时,丝线的拉力不同
B. 小球做简谐运动的周期为
图8
摆球在振动过程,其受重力和绳子拉力。与单摆的理想模型对比,该单摆不是在惯性参考系中振动的,其振动周期不能再用
图9
A. 小球做简谐运动的周期为
图10
A.
图11
A. 小球做简谐运动的周期等于
图12
A. 当小球速度最大时,丝线与竖直方向夹角
图13
A. 小球做简谐运动的周期为
B. 小球做简谐运动的周期为
C. 当小球速度最大时,细线与竖直方向夹角
D. 当小车停在斜面上时,小球做小角度振动的周期变大
答案:BC
#农技科普大赛第二季#都说“花开富贵”,很多花卉植物不仅长得姿态万千,而且寓意也十分美好。不同的花也有着不同的寓意,在选择种植花卉的时候,很多都是非常有讲究的。在家里养上几盆吉祥如
2024-04-20 21:54:09什么是断路器?断路器的作用有哪些?在工作中如何选择合适的断路器呢?断路器也就是我们常说的空气开关。就像控制开闸放水的大坝,当闸门打开时,水流源源不断,当闸门放下时,会阻断水流断路器
2024-04-20 21:44:21中元节,又称盂兰盆节、鬼节,是中国传统的节日之一。它起源于佛教盂兰盆节和道教中元节,但在中国民间,中元节已经融合了佛教、道教、儒教等多个文化和信仰的元素。中元节的由来可追溯到古代中
2024-04-20 21:34:02“山东菏泽曹县牛x、666我的宝贝儿……”,相信不少某手老铁听到这几句话都会情不自禁得感叹道“嗯,有画面了,有那味了“,这种独树一帜甚至是有些魔性的口号很快风靡一时,不光是带火了网
2024-04-20 21:24:06