如圖9所示為一單擺及其振動圖象,由圖回答:圖9(1)單擺的振幅為
問題詳情:
如圖9所示為一單擺及其振動圖象,由圖回答:
圖9
(1)單擺的振幅為__________,頻率為__________,擺長約為______;圖中所示週期內位
移x最大的時刻為______.
(2)若擺球從E指向G為正方向,α為最大擺角,則圖象中O、A、B、C點分別對應單擺
中的__________點.一週期內加速度為正且減小,並與速度同方向的時間範圍是
________.勢能增加且速度為正的時間範圍是__________.
(3)單擺擺球多次通過同一位置時,下述物理量變化的是( )
A.位移 B.速度
C.加速度 D.動能
E.擺線張力
(4)若在懸點正下方O′處有一光滑水平細釘可擋住擺線,且=,則單擺周
期變為______ s,擋後繩張力______.
【回答】
(1)3 cm 0.5 Hz 1 m 0.5 s末和1.5 s末
(2)E、G、E、F 1.5 s~2.0 s 0~0.5 s
(3)B (4)1.5 變大
解析 (1)由縱座標的最大位移可直接讀取振幅為3 cm.從橫座標可直接讀取完成一個全振動即週期T=2 s,進而算出頻率f==0.5 Hz,算出擺長l==1 m
從圖中看出縱座標有最大值的時刻為0.5 s末和1.5 s末.
(2)圖象中O點位移為零,O到A的過程位移為正,且增大,A處最大,歷時週期,顯然擺球是從平衡位置E起振並向G方向運動的,所以O對應E,A對應G.A到B的過程分析方法相同,因而O、A、B、C點對應E、G、E、F點.
擺動中EF間加速度為正,靠近平衡位置過程中加速度逐漸減小且加速度與速度方向相同,即從F到E的運動過程對應圖象中C到D的過程,時間範圍是1.5 s~2.0 s.
擺球遠離平衡位置勢能增加,即從E向兩側擺動,又因速度為正,顯然是從E到G的過程.對應圖象中為O到A的過程,時間範圍是0~0.5 s.
(3)過同一位置,位移、回覆力和加速度不變;由機械能守恆知,動能不變,速率也不變,擺線張力mgcos α+m也不變;由運動分析可知,相鄰兩次過同一點,速度方向改變.故選B.
(4)碰釘後改變了擺長,因此單擺週期應分成釘左側的半個週期,前已求出擺長為1 m,所以T左=π=1 s;釘右側的半個週期,T右=π=0.5 s,所以T=T左+T右=1.5 s
知識點:單擺
題型:填空題
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