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单摆,是理想化的力学模型之一.当单摆的最大摆角在0到10°区间时,单摆的运动非常...

单摆,是理想化的力学模型之一.当单摆的最大摆角在0到10°区间时,单摆的运动非常接近简谐运动.某一单摆,其振动过程中最大偏角θ=5°,摆球经过平衡位置时,摆球的速度大小为0.2m/s,摆球的平衡位置距地面高为h=0.8m.(已知sin5°=0.087,cos5°=0.996,g取10m/s2)求:
(1)此单摆的运动周期;
(2)若摆球经过平衡位置时细绳恰巧断裂,摆球的落地速度.
1、摆球摆动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律列式求解出摆长;然后根据周期公式求解周期. 2、摆球经过平衡位置时细绳断裂后,做平抛运动.现根据自由落体的规律求出落地时竖直方向上的速度,根据勾股定理合成出实际速度,并求出方向. 【解析】 (1)设摆球质量为m,摆长为L,由机械能守恒定律得 代入数据得: 由单摆的周期公式 代入解得 (2)摆球经过平衡位置时细绳断裂后,做平抛运动. 小球在竖直方向上做自由落体运动,所以落地时竖直方向的速度 根据勾股定理,摆球的落地速度 设方向与水平夹角为θ, 得:θ=tan-110≈84.3. 答:(1)此单摆的运动周期为1.4s; (2)若摆球经过平衡位置时细绳恰巧断裂,摆球的落地速度大小为2.01m/s,与水平方向的夹角为84.3.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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