复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力,而不是摆线拉力的分力,故选项B正确,D错误.单摆过平衡位置时,回复力为零,向心力最大,故其合外力不为零,所以选项C错误.
答案:B
【例2】 有一单摆,其摆长l=1.02 m,摆球的质量m=0.10 kg,已知单摆做简谐运动,单摆振动30次用的时间t=60.8 s,试求:
(1)当地的重力加速度是多大?
(2)如果将这个摆改为秒摆,摆长应怎样改变?改变多少?
解析:(1)当单摆做简谐运动时,其周期公式
T=2π,由此可得g=4π2l/T2,只要求出T值代入即可.
因为T=s=2.027 s,所以g=4π2l/T2=(4×3.142×1.02)/2.0272 m/s2=9.79 m/s2.
(2)秒摆的周期是2 s,设其摆长为l0,由于在同一地点重力加速度是不变的,根据单摆的振动规律有:
,故有:l0=m=0.993 m.其摆长要缩短Δl=l-l0=1.02 m-0.993 m=0.027 m.
答案:(1)9.79 m/s2 (2)其摆长要缩短0.027 m
课堂练习:
1.关于单摆,下列认识中正确的是( )
A.一根线系着一个球悬挂起来,这样的装置就是单摆
B.可以看成单摆的装置中,细线的伸缩和质量忽略不计,线长比小球直径大得多
C.单摆的振动总是简谐运动
D.两个单摆只要结构相同,它们的振动步调便相同
解析:单摆是实际摆的理想化模型,实际摆只有在不计绳的伸缩、质量和阻力以及小球可以看作质点时才能看作单摆,A错误,B正确。单摆的运动只有在摆角很小时才能看作简谐运动,C错误。两单摆结构相同时,振动步调不一定相同,D错误。
答案:B
2.下列关于单摆周期的说法正确的是( )
A.用一个装满沙的漏斗和长细线做成一个单摆,在摆动时沙从漏斗中缓慢漏出,周期不变
B.当升降机向上匀加速运动时(a C.将摆由赤道移到北极,单摆振动周期减小 D.将单摆的摆角由5°增加到10°(不计空气阻力),单摆的周期减小 解析:沙从漏斗中缓慢漏出时,等效摆长变化,周期变化,选项A错误;升降机以加速度a向上匀加速运动时T1=2π√(l/(g+a)),匀速运动时T2=2π√(l/g),T1 答案:BC 3.对于做简谐运动的单摆,下列说法中正确的是( ) A.在位移为正的区间,速度和加速度都一定为负 B.当位移逐渐增大时,回复力逐渐增大,振动的能量也逐渐增大