簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期T=2π,其中k為回復(fù)力系數(shù)。如圖所示,質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球處于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,其中擺長(zhǎng)為L(zhǎng)。試證明此單擺在小角(θ<5°)振動(dòng)范圍內(nèi)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng);并求出其振動(dòng)周期T。
解:當(dāng)擺球處于平衡位置時(shí),擺線偏離豎直方向α角
由平衡條件得:tanα=
假設(shè)小球再向右偏離平衡位置一小段位移x,則擺線偏離豎直方向的夾角為(α+θ),則小球沿切線方向的回復(fù)力為F
F=-mgsin(α+θ)+qEcos(α+θ)=-mg sin(α+θ)+mgtanαcos(α+θ)=-
由于θ<5°,所以F=-
令k=,所以回復(fù)力F=-kx,說(shuō)明此單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)
且振動(dòng)周期T=
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如圖所示,為某一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像,由圖中可知

A.t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零

B.t=1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移最大,速度為零,加速度最大

C.t=2 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移為零,速度為負(fù)方向最大,加速度為零

D.質(zhì)點(diǎn)的振幅為10 cm,周期為2 s

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科目:高中物理 來(lái)源:湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)2010屆高三第一次聯(lián)考理綜物理 題型:038

整個(gè)裝置圖如圖所示,在光滑絕緣水平面上固定一豎直的表面光滑的擋板,ABCD為擋板與水平面的交線,其中ABC為直線,CD為半徑R=4.0 m的圓弧,C點(diǎn)為AC直線與CD圓弧的切點(diǎn).整個(gè)裝置置于真空中兩有界的與水平面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,MN為兩電場(chǎng)的分界面與水平面的交線,且MN垂直于AB,在MN的左側(cè)有一沿AB方向場(chǎng)強(qiáng)大小為E1=5.0×105 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng),在MN的右側(cè)有一沿MN方向場(chǎng)強(qiáng)大小為E2=1.0×107 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng).質(zhì)量m2=4.0×10-2 kg的不帶電金屬小球靜置于C點(diǎn),電量為q=+2.0×10-6 C、質(zhì)量為m1=1.0×10-2 kg的小球QA點(diǎn)靜止釋放(P、Q兩金屬球的大小完全相同).已知AB=0.5 m,BC=1.20 m,cos10°=0.985,=π,簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式為T=2π,式中m為振子的質(zhì)量,k是回復(fù)力與位移大小的比值且為常數(shù).試求PQ兩球在距A點(diǎn)多遠(yuǎn)處第二次相碰(不計(jì)碰撞時(shí)機(jī)械能損失和電荷間的相互作用力,結(jié)果取三位有效數(shù)字).

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