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如图甲所示,ABCD为一液体槽,AB、CD面为铜板,BC、AD面及底面为绝缘板,...

如图甲所示,ABCD为一液体槽,AB、CD面为铜板,BC、AD面及底面为绝缘板,槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解).现用质量不计的细铜丝在下端固定一铁球构成一单摆,铜丝的上端固定在O点,下端穿出铁球使得单摆摆动时细铜丝始终与导电液体接触,过O点的竖直线刚好在AD边的垂直平分面上.在铜板AB、CD面上接上图示电源,电源内阻可忽略,电动势E=8V,将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记忆示波器的地和Y输入端(记忆示波器的输入电阻可视为无穷大).现将摆球拉离平衡位置,使其在垂直于AB、CD的竖直面内做简谐运动,闭合开关S,就可通过记忆示波器观察摆球的振动情况.图乙为某段时间内记忆示波器显示的摆球与CD板之间的电压波形,根据这一波形
(1)求单摆的摆长(取π2约等于10,取g=10m/s2);
(2)设AD边长为4cm,则摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离和最小距离各是多大?
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(1)根据摆的周期,运用单摆的周期公式求出摆长. (2)电压与摆球偏离CD板的距离成正比,根据,通过电压的最大值和最小值求出摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离和最小距离. 【解析】 (1)由图可知,T=1s 由T=得,l=. (2)摆球摆到离CD板间的最大电压为Umax=6V 该电压与摆球偏离CD板的距离成正比,则有: 其中lAD=4cm,E=8V 解得△lmax=3cm即为最大距离. 摆球摆到离CD板间的最小电压为Umin=2V 由 得△lmin=lAD-△lmax=4-3cm=1cm. 答:(1)单摆的摆长为25cm. (2)摆球摆动过程中偏离CD板的最大距离和最小距离各是3cm、1cm.
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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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