高中 | 单摆和单摆的回复力 题目答案及解析

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选修3-4

第十一章 机械振动

11.4 单摆

单摆和单摆的回复力

如图,单摆在$AB$之间做简谐运动,$A$$B$为运动最高点,$O$为平衡位置。下列关于单摆说法正确的是$(\qquad)$

["

经过$O$点时,向心力和回复力均不为零

","

经过$A$点时,向心力和回复力均为零

","

在半个周期内,合外力的冲量一定为零

","

在半个周期内,合外力做的功一定为零

"]
[["D"]]

$\rm A$.经过$O$点时,摆球具有一定速度,由$F_{n}=\dfrac{mv^{2}}{r}$

可知向心力不为零。摆球在$O$点时的位移为零,根据$F_{回}=−kx$

可知回复力为零。故$\rm A$错误;

$\rm B$.同理可得,经过$A$点时,摆球速度为零,则向心力为零,摆球位移不为零,则回复力不为零。故$\rm B$错误;

$\rm CD$.根据单摆的振动对称性可知,在任意半个周期内,速度大小不变,除最大位移处,速度方向一定改变,由动量定理$I=\Delta p$

可知合外力的冲量可能为零,也可能不为零。摆球的动能不变,根据$W_{合}=\Delta E_{k}$

可知合外力做的功一定为零。故$\rm C$错误;$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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