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简谐运动具有如下特点:
①简谐运动的物体受到回复力的作用,回复力的大小F与物体偏离平衡位置的位移x成正比,回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反,即F=-kx,其中k为振动系数,其值由振动系统决定;
②简谐运动是一种周期性运动,其周期与振动物体的质量的平方根成正比,与振动系统的振动系数的平方根成反比,而与振幅无关,即
T
=
2
π
m
k

(1)如图甲所示,摆长为L、摆球质量为m的单摆在AB间做小角度的自由摆动,当地重力加速度为g。
a.当摆球运动到P点时,摆角为θ,画出此时摆球受力的示意图,并写出此时摆球受到的回复力F大小;
b.请结合简谐运动的特点,证明单摆在小角度摆动时是简谐运动,且周期
T
=
2
π
L
g

(提示:用弧度制表示角度,当角θ很小时,sinθ≈θ,θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等)
(2)类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法。长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电荷量为+q,质量为m的小球。将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中,如图乙所示。若带电小球在乙图中做小角度的简谐运动,请分析求出带电小球在乙图中振动的周期。

【答案】(1)a、摆球受力的示意图见解析,时刻摆球受到的回复力大小为F=mgsinθ;
b、证明见解析
(2)带电小球在乙图中振动的周期为2
π
L
g
+
E
q
m
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:189引用:4难度:0.6
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