物理的统一美
表面看似完全不同的物理现象背后可能蕴含着相同的原理和规律。物理学中这种简洁美、统一美和谐而浪漫。例如在某些条件下,在光滑圆弧轨道上的小球和在固定悬点下细线拴着的小球运动规律是相似的。请回答以下问题:
1.单摆通过平衡位置时,小球受到的回复力( )
2.竖直面内的光滑圆弧槽上,两个小球甲、乙(视为质点)同时由静止释放,其中甲球的初位置离圆槽最低点较远些,小球运动的弧长远小于圆弧槽的半径,如图。关于甲、乙相遇时的情景,下列说法正确的是( )
3.质量为的单摆,拉开一个较小的角度后由静止释放,摆线的拉力大小随时间变化的图像如图所示,重力加速度为,则该单摆的周期为__________ ;摆球在平衡位置的加速度为__________ 。(结果用题或图中所给的符号表示)
4.图甲中摆球表面包有一小块橡皮泥,在竖直平面内其振动图像如图乙所示,某时刻橡皮泥瞬间自然脱落,不考虑单摆摆长的变化,若时刻橡皮泥脱落,此后单摆周期__________ (选填“>”,“=”,“<”),若时刻橡皮泥脱落,此后单摆振幅__________ (选填“>”,“=”,“<”)。
5.如图所示,张紧的绳子上挂了、、、四个单摆,摆长关系为,先使摆偏离平衡位置后释放(摆角不超过),振动稳定后,下列说法正确的是( )
6.某同学做“用单摆测定重力加速度”实验,请回答下面的问题:
(1)在实验中,你认为图乙中四种组装单摆方式正确的是__________ ;
(2)如图甲所示,用游标卡尺测得小球的直径__________ mm;
(3)为减小实验误差,多次改变摆长,测量对应的单摆周期,用测得的多组实验数据绘制图像,如图丙所示。由图可求得重力加速度大小__________ (用、和、表示)。
7.如图甲所示,在天花板上的点用一定长度的摆线悬挂一个摆球,在点的下方点处有一个钉子,现将摆球向左拉开一个很小的角度,时将摆球由静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到钉子,此后摆球又向右摆动一个很小角度(不超过),设向左为正方向,摆球的振动图像如图乙所示(图线与两轴的交点已在图中标出),不计摆线和钉子相碰时的能量损失,取重力加速度,求:
(1)单摆的振动周期;
(2)钉子的位置点到悬点的距离;
(3)请分析并说明摆球摆到两侧最高点的位置是否等高;
(4)图像中与的比值。
表面看似完全不同的物理现象背后可能蕴含着相同的原理和规律。物理学中这种简洁美、统一美和谐而浪漫。例如在某些条件下,在光滑圆弧轨道上的小球和在固定悬点下细线拴着的小球运动规律是相似的。请回答以下问题:
1.单摆通过平衡位置时,小球受到的回复力( )
A.指向地面 | B.指向悬点 | C.数值为零 | D.垂直于摆线 |
A.甲的速度大,相遇在点 |
B.乙的速度小,相遇点在点左方 |
C.甲的速度大,相遇点在点右方 |
D.无法确定,因为两小球的质量关系未知 |
4.图甲中摆球表面包有一小块橡皮泥,在竖直平面内其振动图像如图乙所示,某时刻橡皮泥瞬间自然脱落,不考虑单摆摆长的变化,若时刻橡皮泥脱落,此后单摆周期
5.如图所示,张紧的绳子上挂了、、、四个单摆,摆长关系为,先使摆偏离平衡位置后释放(摆角不超过),振动稳定后,下列说法正确的是( )
A.、、中摆振幅最大 |
B.摆发生振动,其余摆均不动 |
C.摆的摆角最大 |
D.各摆的周期关系 |
(1)在实验中,你认为图乙中四种组装单摆方式正确的是
(2)如图甲所示,用游标卡尺测得小球的直径
(3)为减小实验误差,多次改变摆长,测量对应的单摆周期,用测得的多组实验数据绘制图像,如图丙所示。由图可求得重力加速度大小
7.如图甲所示,在天花板上的点用一定长度的摆线悬挂一个摆球,在点的下方点处有一个钉子,现将摆球向左拉开一个很小的角度,时将摆球由静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到钉子,此后摆球又向右摆动一个很小角度(不超过),设向左为正方向,摆球的振动图像如图乙所示(图线与两轴的交点已在图中标出),不计摆线和钉子相碰时的能量损失,取重力加速度,求:
(1)单摆的振动周期;
(2)钉子的位置点到悬点的距离;
(3)请分析并说明摆球摆到两侧最高点的位置是否等高;
(4)图像中与的比值。
更新时间:2023-11-17 08:35:46
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【推荐1】如图所示,一平台距地面的高度为,质量为、长为的薄木板AB放在光滑的平台上,木板B端与台面右边缘齐平,端上放有质量为且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为,质量为的小球用长为的细绳悬挂在平台右边缘正上方的点,细绳竖直时小球恰好与C接触。现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放小球,小球运动到最低点时细绳恰好断裂小球与C碰撞后反弹(球与C碰撞时间极短,可近似看做动量守恒),反弹速率为碰前的一半。重力加速度为。
(1)求小球与C碰撞反弹后至落地的过程中,小球的动量变化量;
(2)求滑块C刚被小球碰撞后的速度;
(3)通过计算判断C能否从木板上掉下来。
(1)求小球与C碰撞反弹后至落地的过程中,小球的动量变化量;
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【推荐2】如图所示,一杂技演员坐在秋千上的摆动过程可简化为单摆的摆动,等效摆长为l。他由A处静止开始向下摆动,通过最低点时,瞬间抓住手边一静止在水平桌面上的水壶,并与水壶一起向上摆动,到达最高点B处。假设水壶与演员在同一竖直平面内运动,水壶可视为质点,不计空气阻力。已知B点到桌面的高度为,杂技演员质量为M,水壶质量为,重力加速度为g。
(1)求A点到桌面的高度;
(2)若杂技演员想刚好回到A处,他通过最低点时瞬间将水壶向B侧水平抛出,求水壶受到的冲量大小I;
(3)若杂技演员和水壶从B处开始往复摆动的过程中,每次通过最低点时,都有人沿运动方向施加推力对他做功,使他动能增加最终能在竖直平面内做完整的圆周运动,求杂技演员和水壶在最低点总共需要增加的最小动能。
(1)求A点到桌面的高度;
(2)若杂技演员想刚好回到A处,他通过最低点时瞬间将水壶向B侧水平抛出,求水壶受到的冲量大小I;
(3)若杂技演员和水壶从B处开始往复摆动的过程中,每次通过最低点时,都有人沿运动方向施加推力对他做功,使他动能增加最终能在竖直平面内做完整的圆周运动,求杂技演员和水壶在最低点总共需要增加的最小动能。
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【推荐3】如图所示,从A点以某一水平速度v0抛出质量m=1kg的小物块1(可视为质点),当物块1运动至B点时,恰好沿切线方向进入圆心角∠BOC=37°的固定光滑圆弧轨道BC,C端的切线水平且与长木板上表面等高,长木板静止在光滑水平面上,质量M=4kg,其左端放置与小物块1完全相同的小物块2,右端固定挡板上连接一根轻质弹簧,A点距B点的高度H=0.45m,圆弧轨道半径R=2.75m。小物块1滑行到车上立即与小木块2发生碰撞(碰撞时间极短),碰后两物块粘在一起在木板上向右滑动,一段时间后在木板的正中间达到相对静止,物块与长木板间动摩擦因数μ=0.25,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,弹簧始终在弹性限度内,求:
(1)小物块1抛出时水平速度v0的大小;
(2)小物块1滑动至C点时,对圆弧轨道的压力大小;
(3)木板的长度。
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【推荐1】如图甲所示,半径为R的光滑半球壳固定于水平地面上,开口平面平行于地面,O为球心,质量均为m的A、B两小球用长为R的轻质硬杆连接置于球壳内,重力加速度为g。
(1)求两球静止时杆对A球的作用力大小F1;
(2)如图乙,在过O的竖直平面内将B球置于开口边缘且A球紧靠壳壁,将两小球由静止释放,求两球速度最大时球壳对A球的作用力F2;
(3)如图甲,当两球静止时,在杆的中点处给装置一垂直纸面向里的冲量,之后该装置在壳内做小幅摆动,最大摆角为θ,请写出小球位移与时间的关系式。
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【推荐1】如图,将一倾角为的斜面体(斜面光滑且足够长)固定在水平地面上,一劲度系数为、自然长度为的轻弹簧的上端固定在斜面上,下端与质量为的小滑块连接且弹簧与斜面平行。用外力控制小滑块使弹簧压缩了时将小滑块由静止开始释放,重力加速度为g。
(1) 求小滑块做简谐运动的振幅A;
(2) 若沿斜面向下为正方向且小滑块在斜面上简谐运动的周期为,小滑块沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时,请写出小滑块振动过程中位移随时间变化的函数关系式。
(3) 求小滑块的最大加速度am和弹簧的最大长度Lm。
(1) 求小滑块做简谐运动的振幅A;
(2) 若沿斜面向下为正方向且小滑块在斜面上简谐运动的周期为,小滑块沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时,请写出小滑块振动过程中位移随时间变化的函数关系式。
(3) 求小滑块的最大加速度am和弹簧的最大长度Lm。
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【推荐1】如图甲所示,在天花板上的O点用一定长度的摆线悬挂一个摆球,在O点的下方P点处有一个钉子,现将摆球向左拉开一个很小的角度,t=0时将摆球由静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到钉子,此后摆球又向上摆动一个很小角度(不超过5°),设向左为正方向,摆球的振动图像如图乙所示(图线与两轴的交点已在图中标出),不计摆线和钉子相碰时的能量损失,取重力加速度,结果可用分式表示,求:
(1)单摆的振动周期;
(2)钉子的位置P点到悬点O的距离;
(3)图像中x1与x2的比值。
(1)单摆的振动周期;
(2)钉子的位置P点到悬点O的距离;
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【推荐2】两个摆长不同的单摆1、2同轴水平悬挂,两单摆摆动平面相互平行,振动图像如图甲所示。时把单摆1的摆球向左、单摆2的摆球向右拉至摆角相同处,如图乙所示。求:
(1)两单摆摆长之比;
(2)同时释放两摆球,两摆球同时摆到最右端所经历的时间。
(1)两单摆摆长之比;
(2)同时释放两摆球,两摆球同时摆到最右端所经历的时间。
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【推荐3】如图所示,质量的“L”形平板B静置在光滑水平地面上,质量的小物块A(可视为质点)处于平板B上的点,点左侧粗糙,点右侧光滑且光滑部分的长度。用不可伸长的轻绳将一小球悬挂在点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态,将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生碰撞,碰后小球的速度方向与碰前方向相同并开始做简谐运动(摆角小于),A以的速度沿平板滑动直至与B右侧的挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A第一次返回到O点的正下方时,小球恰好第二次自右向左经过O点正下方并与A再次发生碰撞。已知A与B粗糙部分的动摩擦因数,取重力加速度大小,,整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:
(1)A与B的挡板碰撞后瞬间,二者的速度大小与;
(2)此过程中B对A的摩擦力的冲量大小I;
(3)轻绳的长度x。
(1)A与B的挡板碰撞后瞬间,二者的速度大小与;
(2)此过程中B对A的摩擦力的冲量大小I;
(3)轻绳的长度x。
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