题目内容

17.如图所示,A、B分别为单摆做简谐运动时摆球的不同位置.其中,位置A为摆球摆动的最大位置,虚线为过悬点的竖直线.A位置与竖直方向的夹角为θ,摆长为L.则摆动过程中的最大回复力和最大速度分别为多少?(设摆球质量为m)

分析 根据平行四边形定则分解重力,得出回复力的大小,单摆在摆动过程中的运动规律,动能、势能的变化.根据总机械能守恒可以得出最大速度.

解答 解:在A点时回复力最大为重力垂直于绳方向上的分力,大小为:F=mg•sinθ,
在最低点时速度最大设为v,则有:mgL(1-cosθ)=$\frac{1}{2}$mv2
解得:v=$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$.
答:摆动过程中的最大回复力为mgsinθ,最大速度为$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$.

点评 解决本题的关键掌握单摆的周期公式,并能灵活运用;知道回复力的来源;会分析线中的拉力变化.

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