2017-2018学年人教版选修3-4 11.4 单摆 作业
2017-2018学年人教版选修3-4 11.4 单摆 作业第4页

  2.D [这是一个变形的单摆,可以用单摆的周期公式T=2π 计算,但注意此处的l与题中的绳长不同,公式中的l是指质点到悬点(等效悬点)的距离,即做圆周运动的半径.此题中单摆的等效摆长为lsin α,代入周期公式,可得T=2π ,故选D.]

  3.D 4.D

  5.B [在沙摆摆动、沙子逐渐下漏的过程中,摆的重心逐渐下降,即摆长逐渐变大,当沙子流到一定程度后,摆的重心又重新上移,即摆长变小,由周期公式可知,沙摆的周期先变大后变小,故答案选B.]

  6.AB [洛伦兹力总是与速度方向垂直,因此不参与提供回复力,所以对周期及动能无影响.]

  7.D [在最大位移处,雨滴落到摆球上,质量增大,同时摆球获得初速度,故振幅增大,但摆球质量不影响周期,周期不变.选项D正确.]

  8.BD [由图象可知T甲∶T乙=2∶1,若两单摆在同一地点,则两摆长之比为l甲∶l乙=4∶1,故B正确;若两摆长相等,则所在星球的重力加速度之比为g甲∶g乙=1∶4,故D正确.]

  9.A [由于半径R远大于运动的弧长,所以小球做简谐运动,其周期都为T=2π,与位移的大小无关,故同时到达O点,A正确.]

  10.(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

由受力分析知,张力F=mgcos α+m,因为细钉挡绳前后瞬间摆球速度不变且球重力不变、α=0,而挡后摆线长为挡前的,所以挡后绳张力变大.