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高中 | 单摆的周期题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十一章 机械振动
11.4 单摆
单摆的周期
中国杂技表演历史悠久,专业演员需经过专业训练并做好全面的安全防护。已知杂技演员阿科的质量为$m$,当地重力加速度大小为$g$。
阿科用手捏住长绸带的一端连续上下抖动,形成一列从左向右传播的简谐横波。某一时刻的波形如图,绸带上$a$、$c$两质点处于波峰位置,$b$质点处于波谷位置$(\qquad)$
$a$、$b$两质点之间的距离为半个波长
","$a$、$b$两质点振动开始时刻相差半个周期
","$a$质点完成全振动次数比$c$质点少一次
","再过一个周期$a$质点运动到$c$质点的位置
"]$\rm A$.相邻波峰之间的距离为一个比波长,$\rm A$错误;
$\rm B$.由波形图可知$a$质点在波峰时,$b$质点在波谷,波由左向右传播,所以$b$质点比$a$质点晚振动半个周期,$\rm B$正确;
$\rm C$.波是由左向右传播,故$a$质点比$c$质点早振动一个周期,$\rm C$错误;
$\rm D$.波传播的是振动形式,质点不随波传播,只在自己的平衡位置附近上下振动,$\rm D$错误;
故选:$\rm B$;
如图,阿科沿竖直平面内圆弧形滑道$ABC$下滑,$B$为轨道最低点。他在$C$点飞出,$D$为空中飞行的最高点。阿科在$A$、$D$两点的速率都为$v$,$A$、$D$两点高度差为$h$。将阿科视作质点,不计空气阻力。阿科(多选)$(\qquad)$
在$B$点的速率可能等于$v$
","在$C$点的速率一定大于$v$
","从$A$点到$D$点的机械能变化量为零
","从$A$点到$C$点的机械能减小了$mgh$
"]$\rm AB$.由题意可知阿科沿圆弧轨道从$B$到$C$运动时,克服摩擦力做功,克服重力做功,故在$B$点的速度大于$C$点的速度,离开$C$点后做斜抛运动,重力做负功,所以在$C$点的速度大于$D$点的速度,$\rm A$错误;$\rm B$正确;
$\rm CD$.从$A$到$C$克服摩擦力做功,机械能减少,从$C$到$D$,只受重力,机械能守恒,所以在$C$点的机械能等于在$D$点的机械能,因此从$A$到$C$机械能的减少量等于从$A$到$D$机械能的减少量,阿科在$A$、$D$两点的速率都为$v$,所以从$A$到$C$机械能减少了$mgh$,$\rm C$错误,$\rm D$正确;
故选:$\rm BD$;
如图,阿科身系轻质长绳(绳长远大于运动员身高)从舞台一侧由静止出发小角度摆动到等高的另一侧用时为$t$,悬点$O$固定,摆角为$\theta$。估算绳长$L=$ ,阿科出发时绳上拉力大小$T=$ ,阿科的加速度大小$a=$ 。
由题意可知小球做单摆运动的周期为$2t$,根据单摆周期公式$T=2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}$
代入数据可知
绳长为$L=\dfrac{gt^{2}}{\pi^{2}}$
阿科出发时速度为零,此时阿科受重力和沿绳收缩方向的拉力$F$,正交分解由牛顿第二定律可得$F=mg\cos \theta$
$mg\sin \theta=ma$
出发时加速度大小为$a=g\sin \theta$。
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