问题详情:
如图9所示为一单摆及其振动图象,由图回答:
图9
(1)单摆的振幅为__________,频率为__________,摆长约为______;图中所示周期内位
移x最大的时刻为______.
(2)若摆球从E指向G为正方向,α为最大摆角,则图象中O、A、B、C点分别对应单摆
中的__________点.一周期内加速度为正且减小,并与速度同方向的时间范围是
________.势能增加且速度为正的时间范围是__________.
(3)单摆摆球多次通过同一位置时,下述物理量变化的是( )
A.位移 B.速度
C.加速度 D.动能
E.摆线张力
(4)若在悬点正下方O′处有一光滑水平细钉可挡住摆线,且=,则单摆周
期变为______ s,挡后绳张力______.
【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 变大
解析 (1)由纵坐标的最大位移可直接读取振幅为3 cm.从横坐标可直接读取完成一个全振动即周期T=2 s,进而算出频率f==0.5 Hz,算出摆长l==1 m
从图中看出纵坐标有最大值的时刻为0.5 s末和1.5 s末.
(2)图象中O点位移为零,O到A的过程位移为正,且增大,A处最大,历时周期,显然摆球是从平衡位置E起振并向G方向运动的,所以O对应E,A对应G.A到B的过程分析方法相同,因而O、A、B、C点对应E、G、E、F点.
摆动中EF间加速度为正,靠近平衡位置过程中加速度逐渐减小且加速度与速度方向相同,即从F到E的运动过程对应图象中C到D的过程,时间范围是1.5 s~2.0 s.
摆球远离平衡位置势能增加,即从E向两侧摆动,又因速度为正,显然是从E到G的过程.对应图象中为O到A的过程,时间范围是0~0.5 s.
(3)过同一位置,位移、回复力和加速度不变;由机械能守恒知,动能不变,速率也不变,摆线张力mgcos α+m也不变;由运动分析可知,相邻两次过同一点,速度方向改变.故选B.
(4)碰钉后改变了摆长,因此单摆周期应分成钉左侧的半个周期,前已求出摆长为1 m,所以T左=π=1 s;钉右侧的半个周期,T右=π=0.5 s,所以T=T左+T右=1.5 s
知识点:单摆
题型:填空题