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1、简答题 摆长为l的单摆做小角度摆动,若摆球的质量为m,最大偏角为θ(θ<10°),则:
(1)摆球经过最低点时的速度是多大?
(2)从最大位移处摆向平衡位置的过程中,重力的冲量是多大?合力的冲量是多大?
参考答案:(1)? (2)m? m
本题解析:(1)如题图所示,摆球在摆动过程中,绳子拉力不做功,只有重力做功,机械能守恒,设在最低点时速度为v,则有mgl(1-cosθ)= mv2
解之得v=.
(2)因为θ<10°,单摆的振动为简谐运动,振动的周期为T=2π.
从A到O的时间t==.
所以,从最大位移处A到最低点O的过程中,重力的冲量IG=mgt=m.
因为合力是变力,所以合力的冲量不能直接利用I=Ft求解,应根据动量定理间接求解.由A到O,由动量定理,有I合=Δp=mv=m.
本题难度:简单
2、选择题 如图所示为一个自制的振动系统.在泡沫上插上两根弹性很好的细竹片,并用塑料夹夹在竹片上端做成两个“单摆”A、B.A、B除塑料夹高度不同外,其他条件完全相同.当底座沿某一方向做周期性振动时,A、B也跟着振动起来.下述说法正确的是( ).
A.摆A的固有频率比B的大
B.当摆座做周期性振动时,A摆的振动频率比B的大
C.当底座振动频率由零开始从小到大变化(保持振幅不变)时,B开始振幅大,随着频率变大,摆A的振幅比B的大
D.当底座振动频率由零开始从小到大变化(保持振幅不变)时,A开始振幅大,随着频率变大,摆B的振幅比A的大
参考答案:AC
本题解析:塑料夹夹在竹片上端做成两个“单摆”,可运用单摆的周期公式来判断摆A、B的周期和频率关系,由于固定点在下方,由T=2π,lB>lA,所以TB>TA,fB<fA,选项A正确;当底座振动频率由零开始从小到大变化时,先要接近B的固定频率,而后才能接近A的频率,所以C选项正确.
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,在一根绷紧的横绳上挂几个摆长不等的单摆,其中A、E的摆长相等,A摆球的质量远大于其他各摆,当A摆振动起来后,带动其余各摆也随之振动,达到稳定后,以下关于各摆的振动的说法正确的是( )
A.各摆振动的周期都相等
B.C摆振动的振幅最大
C.B、C、D、E四摆中,E摆的振幅最大
D.C摆振动的周期最大