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题型: 单选题
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单选题

一个质点做简谐运动的位移时间关系为x=0.1sinπ•t(各物理量均采用国际单位制单位),关于该质点运动情况的描述正确的是(  )

A该质点的振幅为0.2m

B该质点的周期为1s

Ct=0时刻,该质点的回复力最大

D从0时刻开始到0.5s时间内,质点的动能逐渐减小

正确答案

D

解析

解:A、B、据题简谐运动的位移与时间关系为:x=0.1sin πt;

根据简谐运动的表达式为x=Asin(ωt+φ),知:

振幅为:A=0.1 m;圆频率为:ω=π rad/s,则由ω=2πf得:频率f=Hz,周期:T=s.故AB错误.

C、t=0时刻,x=0.1sin 0=0,质点在平衡位置处,该质点的回复力等于0.故C错误;

D、0.5s=T,可知从0时刻开始到0.5s时间内,质点从平衡位置处运动到最大位移处,所以动能逐渐减小.故D正确.

故选:D

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量不计的轻质弹簧竖立在地面上,弹簧的上端与盒子A连接在一起,下端固定在地面上.盒子A内腔为正方体,一直径略小于此正方体边长的金属圆球B恰好能放在盒内,已知弹簧的劲度系数为k=400N/m,盒子A和金属小球B的质量均为2kg.将盒子A向上提高,使弹簧从自由长度伸长10cm后,由静止释放,不计阻力,盒子A和金属小球B一起做竖直方向的简谐运动,g取10m/s2.已知弹簧处在弹性限度内,对于同一弹簧,其弹性势能只决定于其形变的大小.试求:

(1)盒子A做简谐运动的振幅;

(2)盒子A运动到最高点时,盒子A对金属小球B的作用力方向(不要求写出理由);

(3)金属小球B的最大速度.

正确答案

解析

解:(1)系统处于平衡位置时,弹簧压缩△x1,由2mg=k△x1,得

△x1=m=0.10 m,

盒子的振幅为H=△x1+△x2=0.10 m+0.10 m=0.20 m

(2)方向向下.

(3)小球B运动到平衡位置时速度最大,从最高点到平衡位置的过程中,弹力做的正功与负功相等,总功为零,

由动能定理,得2mgH+0+△Ek=•2m•vm2,

解得:vm=m/s=2 m/s.

答:(1)盒子A做简谐运动的振幅为0.20 m;

(2)盒子A运动到最高点时,盒子A对金属小球B的作用力方向向下;

(3)金属小球B的最大速度为2m/s.

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题型: 单选题
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单选题

如果存在摩擦和空气阻力,那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,在振动过程中振幅、周期和机械能将(  )

A振幅减小,周期减小,机械能减小

B振幅减小,周期不变,机械能减小

C振幅不变,周期减小,机械能减小

D振幅不变,周期不变,机械能减小

正确答案

B

解析

解:重力以外的力做负功则机械能要减小,故如果存在摩擦和空气阻力则机械能减小,

振子到达最大位移处速度为零,即动能为零,则势能等于机械能,由于机械能减小则势能减小,故振幅减小,

周期与振幅无关,比如单摆的振动周期T=2π只与重力加速度和摆长有关,与振幅以及回复力大小无关,故存在摩擦和空气阻力不影响其周期,即周期不变.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在xy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为1m/s,振幅为4cm,频率为2.5Hz.在t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,则距P为0.2m的Q点(  )

A在0.1秒时的位移是3cm

B在0.1秒时的速度最小

C在0到0.1秒时间内的路程是4cm

D在0.1秒时的速度向下

正确答案

C

解析

解:已知简谐波的波速v=1m/s,频率f=2.5Hz,则周期为T==0.4s,波长为λ==0.4m.由题Q点距离P点为x=.2m=,两点的振动情况总是相反,t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,在0.1秒时P点经过平衡位置向下运动,则在0.1秒时,Q点经过平衡位置向上运动,位移为x=0,速度最大.在0到0.1秒时间内的路程Q点通过的路程等于一个振幅,即S=0.4m.

故选C

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题型: 单选题
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单选题

有一弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是(  )

Ax=8×10-3sin(4πt+)m

Bx=8×10-3sin(4πt-)m

Cx=8×10-1sin(πt+)m

Dx=8×10-1sin(t+)m

正确答案

A

解析

解:由题,t=0时刻具有负方向的最大加速度,根据a=-知,振子的初始位移是正向最大,则位移表达式x=Asin(ωt+φ0)中,φ0=

圆频率ω==rad/s=4πrad/s,则位移表达式为 x=Asin(ωt+φ0)=0.8sin(4πt+)(cm)=0.008sin(4πt+)m.

故选:A.

下一知识点 : 简谐运动的初相、相位和相位差
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