- 弹簧振子
- 共26题
某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律,装置如图所示,水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子,滑块上周定有传感器的发射器,把弹簧拉长5 cm后由静止释放,滑块开始振动他们分析位移一时间图像后发现,滑块的运动是简谐运动,滑块从最右端运动到最左端所用时间为1s,则弹簧振子的振动频率为____Hz;以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向,则滑块运动的表达式为x=____cm
正确答案
0.5,5cosπt
宇航员在绕地球做圆周运动的空间站内研究处于完全失重状态下弹簧振子的周期T与振子质量m的关系。身边的器材有:弹簧、完全相同的螺帽若干个、天平、秒表、刻度尺、温度计等。
(1)宇航员利用上述器材中的螺帽和弹簧连接组成弹簧振子,为完成实验,还应从中选择的一个器材是______________。
(2)某次实验测量的数据记录如下表:
为了得出T与m的关系,他先研究T与n的关系,并采用作图的方法处理实验数据。他以螺帽的个数n为横坐标得出一条倾斜直线,那么他是以______________为纵坐标的。由表中数据,在图示坐标系中作出该直线。
(3)根据作出的图线,得出T与n的关系式为T=______________s。若每个螺帽的质量用m0表示,则T与m的关系式为T=______________s。
(4)若用一未知质量的物体做振子时,测得周期为1.26s,则该物体质量为______________m0。
正确答案
(1)秒表
(2)T2,
(3),
(4)7.94
某同学设计了一个测量物体质量的装置,如图所示,其中为光滑水平面,是轻质弹簧,是质量为的带夹子的标准质量金属块,是待测质量的物体.已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为=2π,其中是振子的质量,是与弹簧的劲度系数有关的常数.当只有物体时,测得其振动周期为1,将待测物体固定在上后,振动周期为2,求待测物体的质量.
正确答案
解:只有标准金属块时,1=2π ①
设的质量为0,当振子为与的整体时,2=2π ②
得=
整理得0=
如图所示,两物块、的质量分别为m和M,用劲度系数为k的足够长的轻弹簧连在一起,放在水平面上,整个系统处于静止状态,现将木块缓慢下压一端距离x后突然释放,它就上下振动,在振动过程中木块始终没有离开地面,弹簧的形变量在弹性限度内,求下压距离x的最大值。
正确答案
解:M静止在平衡位置时,设弹簧的压缩量为x1,mg=kx1
M振动到最高点时,弹簧的伸长量为x2,Mg=kx2
振动的振幅为A=x1+x2
联立解得:
下压的最大距离等于振幅,得:xm=
如图所示,质量为m的物体放在弹簧上,与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍,求:
(1)该简谐运动的平衡位置在何处?
(2)物体对弹簧的最小压力是多少?
(3)要使物体在振动中不离开弹簧,振幅不能超过多大?
正确答案
(1)重力和弹力平衡的位置(此时弹簧的压缩量为2A)
(2)1/2mg
(3)2A
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