题文
简谐振动的周期T=2π
,其中k为回复力系数。如图所示,质量为m,带电量为+q的小球处于电场强度为E的水平匀强电场中,其中摆长为L。试证明此单摆在小角(θ<5°)振动范围内的振动是简谐振动;并求出其振动周期T。
题型:未知 难度:其他题型
答案
解:当摆球处于平衡位置时,摆线偏离竖直方向α角
由平衡条件得:tanα=
假设小球再向右偏离平衡位置一小段位移x,则摆线偏离竖直方向的夹角为(α+θ),则小球沿切线方向的回复力为F
F=-mgsin(α+θ)+qEcos(α+θ)=-mg sin(α+θ)+mgtanαcos(α+θ)=-
由于θ<5°,所以F=-
令k=
,所以回复力F=-kx,说明此单摆做简谐振动
且振动周期T=
解析
该题暂无解析
考点
据考高分专家说,试题“简谐振动的周期T=2π,其中.....”主要考查你对 [简谐运动的概念 ]考点的理解。
简谐运动的概念
简谐运动:
1、机械振动的定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动,简称振动。
2、简谐运动的定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的复力的作用下振动简谐运动是最简单,最基本的机械振动叫做简谐运动。
3、简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反,总指向平衡位置。简谐运动是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。
4、简谐运动的判定:要判定一个物体的运动是简谐运动,首先要判定这个物体的运动是机械振动,即看这个物体是不是做的往复运动;看这个物体在运动过程中有没有平衡位置;看当物体离开平衡位置时,会不会受到指向平衡位置的回复力作用,物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系,再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置,求出物体所受回复力的大小,若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。



