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    如图,在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆,其中b摆球质量远大于其他小球,其余4个摆球质量相等,摆长关系为Lc>Lb=Ld>La>Le,现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放,经过一段时间后,其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是(  )
    A.4个单摆的周期Tc>Td>Ta>Te
    B.4个单摆的频率fa=fc=fd=fe
    C.4个单摆的振幅Aa=Ac=Ad=Ae
    D.4个单摆中d摆的振幅最大,且Ae<Aa
    魔方格

    本题信息:物理多选题难度一般 来源:未知
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本试题 “如图,在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆,其中b摆球质量远大于其他小球,其余4个摆球质量相等,摆长关系为Lc>Lb=Ld>La>Le,现将b摆垂直纸面向里拉开一微小...” 主要考查您对

单摆的周期

共振

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单摆:

1.定义:用一根不可伸长且没有质量的细线悬挂一质点所组成的装置,叫做单摆,它是实际摆的理想化模型
2.模型条件:
(1)摆线的形变量与摆线长度相比小得多,摆线的质量与摆球质量相比小得多,这时可把摆线看成是不可伸长,且没有质量的细线。
(2)摆球的大小与摆线长度相比小得多,这时可把摆球看成是没有大小只有质量的质点。
(3)忽略空气对它的阻力。某一物理量是否可以略去不计,是相对而言的。为了满足上述条件及尽量减小空气阻力对它的影响,我们组成单摆的摆球应选择质量大而体积小的球,摆线应尽量选择细而轻目弹性小的线
3.平衡位置:摆球静止时所处的位置即最低点
4.简谐运动条件:
5.单摆的周期公式:(可由推导)。
①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关;
②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关;
③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值)。

单摆问题中的等效处理方法:

单摆的周期公式是惠更斯从实验中总结出来的。单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大回复力越大,加速度 ()越大。由于摆球的轨迹是圆弧,所以除最高点外,摆球的回复力并不等于合外力。在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8m/s2,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题。
1.等效摆长
摆长是指摆动圆弧的圆心到撰球重心的距离,而不一定为摆绳的长。如图中,摆球可视为质点,各段绳长均为Z,甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动,丙摆球在纸面内做小角度摆动,O'为垂直纸面的钉子,而且

甲:等效摆长
乙:等效摆长
丙:摆绳摆到竖直位置时,圆弧圆心就由O变为O',摆球振动时,半个周期摆长为l,另半个周期摆长为,则单摆丙的周期为
2.等效重力加速度不一定等于9.8
(1)g由单摆所在的空间位置决定。g随所在地球表面的位置和高度的变化而变化,纬度越低,高度越高,g的值就越小,另外,在不同星球上管也不同。
(2)g还由单摆系统的运动状态决定,如单摆处在向上加速的升降机中,设加速度为a,则摆球处于超重状态,沿圆弧的切向分力变大,则重力加速度的等效值若升降机加速下降,则单摆若在沿轨道运行的卫星内,摆球完全失重,回复力为零,等效值,摆球不摆动,周期无穷大。
(3)一般情况下,值等于摆球相对于加速系统静止在平衡位置时(平衡位置是指回复力为零的位置,而不是合力为零的位置,也可以说成是让摆球不摆时的位置)重力加速度的等效值,等于摆绳所受的张力与摆球质量的比值即
但需注意如果在不引起回复力变化的情况,上述方法并不适用,如摆球带电,再在悬点处固定一带电小球,两球之间的静电力不引起回复力的变化,单摆振动周期并不变。


共振:

1、定义:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,振动物体的振幅最大,这种现象叫做共振。
2、共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率。
3、共振曲线:受迫振动的振幅A与驱动频率f的关系,f表示物体的固有频率,当f=f时,振幅最大。

4、共振的防止和利用:
①共振的利用:使驱动力的频率接近系统的固有频率,直至等于振动系统的固有频率。如:转速计、共振筛;
②共振的防止:使驱动力的频率远离振动系统的固有频率。
5、功与能:发生共振时,驱动力对振动系统总是做正功,总是向系统输入能量,使系统的机械能逐渐增加,振动物体的振幅增大。当驱动力对系统做的功与摩擦力做的功和介质阻力做的功之和相等时,振动系统的机械能不再增加,振幅不再增大
6、共鸣:共鸣——声音的共振现象
两个振动频率相同的声源,当一个声源振动时,产生的声波会通过介质(空气)传播到另一声源,使另一声源受到周期性的驱动力而做受迫振动,从而发出声音,这种现象称为共鸣
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