- 简谐运动
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一质点做简谐运动的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、该质点在3s时刻处于平衡位置处,其速度为最大,加速度为零;故A错误;
B、质点速度为零而加速度为正方向最大值的时刻应在负向最大位移处;故分别是2s、6s、10s和;故B正确;
C、在一个周期内通过的路程是4A,t=10s=2.5T,所以在10s内质点经过的路程是:S=2.5×4A=10×5cm=50cm.故C错误.
D、2s~3s内该质点的速度不断增大,回复力不断减小;故D错误;
故选:B.
弹簧振子在水平光滑杆上做简谐运动,振幅为A,通过平衡位置时速率为v.若在振子到达最远端瞬间将一小块橡皮泥粘在振子上,则该弹簧振子的振幅将______,通过平衡位置时的速率将______.(填“增大”“减小”或“不变”)
正确答案
不变
减小
解析
解:由题,在振子到达最远端瞬间将一小块橡皮泥粘在振子上,振子离开平衡位置的最大距离不变,则振幅不变.振子在平衡位置时,系统只有弹性势能,当粘上时,弹簧振子的系统所具有的机械能没有发生变化,当振子通过O点时弹性势能全部转化为振子的动能,由Ek=mv2,可知,动能Ek没有变化,而质量m增大,则速率减小.
故答案为:不变,减小.
弹簧的劲度系数为20N/cm的水平弹簧振子,它的振动图象如图所示,在图中A点对应的时刻( )
正确答案
解析
解:A、由图可知A在t轴上方,位移x=0.25cm,所以回复力F=-kx=-20×0.25=-5N,即回复力大小为5N,方向指向x轴负方向,故A错误;
B、由图可知过A点作图线的切线,该切线与x轴的正方向的夹角小于90°,切线斜率为正值,即振子的速度方向指向正方向,故B正确.
C、由图读出周期为 T=2s,则振动方程为 x=Acost=0.5cos
t cm=0.5cosπt cm
当x=0.25cm时,则得:t=(2k±)s,k=0,1,2,3…
结合图象可知A点对应的时刻为 3s.故C错误.
D、AA点对应的时刻振子的速度方向指向正方向,位移正在增大,则加速度在增大,故D错误.
故选:B.
某简谐运动的位移与时间关系为:x=0.1sin(100πt+)cm,对于该简谐运动的情况下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、据题简谐运动的位移与时间关系为:x=0.1sin(100πt+)cm;
根据简谐运动的表达式为x=Asin(ωt+φ),知:
振幅为:A=0.1cm;圆频率为:ω=100πrad/s,则由ω=2πf得:频率f==
=50Hz,故AB错误.
C、将t=0代入x=0.1sin(100πt+)cm得:x=0.1sin
cm=0.1cm>0,说明t=0时刻振动物体的位移与规定正方向相同,故C错误.
D、将t=s代入x=0.1sin(100πt+
)cm得:x=0.1sin(100
+
)cm=-0.1cm<0,说明t=0时刻振动物体的位移与规定正方向相反,故D正确.
故选:D
一简谐运动的图象如图所示,周期为0.2s,在0.1~0.15s这段时间内( )
正确答案
解析
解:由图可知,在0.1~0.15s这段时间内质点沿负方向运动,位移增大,速度减小,加速度增大,加速度方向与速度方向相反.故BCD错误,A正确.
故选:A
如图为某质点做简谐运动的图象,则由图线可知( )
正确答案
解析
解:由图读出周期T=4s,振幅为10cm.
A、由图可知,t=1.5s时,质点的速度方向向下,t=0.5s时质点的速度方向也向下,方向相同.故A错误;
B、由图可知,t=2.5s时,质点在平衡位置的下边,所以加速度的方向向上;质点正在向上运动,所以速度方向向上.故B正确.
C、由图可知,t=3.5s时,质点在平衡位置的上边,所以加速度的方向向下,质点正在向上运动,与加速度的方向相反,所以质点做向上的减速运动,正处在动能向势能转化的过程之中.故C正确.
D、由图可知,质点的周期是4s,由简谐运动的特点可知,t=0.1s和t=2.1s的两个时刻相差半个周期,所以质点一定处于相对于平衡位置对称的位置上,受到的回复力大小相等,方向相反.故D错误.
故选:BC
如图为一物体作简谐振动的图象,根据图象判定下列哪个时刻物体的加速度为零,而速度最大,速度方向沿x轴反方向( )
正确答案
解析
解:物体作简谐振动,经过平衡位置时加速度为零,而速度最大,此时位移x=0,由图知t=1s,3s两个时刻的速度最大;
根据位移图线的斜率等于速度,可知,t=1s时刻的速度为负值,说明速度沿x轴反方向,故A正确,BCD错误.
故选A
如图甲所示,两列横波沿同一水平面上传播,两列横波的波源沿竖直方向振动.横波1的波源B点的振动图象如图乙所示;横波2的波源C点的振动图象如图丙所示.两列波的波速都为20cm/s.两列波在P点相遇,P与B、C两点的距离均为40cm,则P点振幅为 ( )
正确答案
解析
解:由图知,两列波的周期都是T=1s,由v=得,波长λ=vT=0.2×1m=0.2m.
因PC=PB=40cm,而t=0时刻两波的振动方向相反,则两列波的波峰和波谷同时传到P点,P点是振动减弱的点,振幅等于两波振幅之差,即为A=40cm-30cm=10cm.故ABC错误,D正确.
故选:D.
在演示简谐运动图象的沙摆实验中,使木板沿直线OO′做匀加速直线运动,摆动着的漏斗中漏出的沙在木板上显示出如图乙所示曲线,A、B、C、D均为直线OO′上的点,测出=16cm,
=48cm,摆长为64cm(可视为不变),摆角小于5°,则该沙摆的周期为______s,木板的加速度大小约为______ m/s2(g取9.8m/s2)
正确答案
解析
解:(1)沙摆完成一次全振动的时间等于周期,根据单摆的周期公式有:
T=2=2
=1.6s;
(2)沙在木板上显示的曲线,A到C或B到D的时间等于沙摆的周期,AB、BC、CD间时间为,板做匀加速运动,由公式△s=at2得:
a==0.5m/s2
故答案为:1.6,0.5
如图(a)是演示简谐运动图象的装置,当盛沙漏斗下面的薄木板N被匀速拉出时,摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系,板上的直线OO′代表时间轴.图(b)是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线,若N1和N2板拉动的速度v1和v2的关系为v2=2v1,则板N1、N2上曲线所代表的振动周期T1和T2的关系为( )
正确答案
解析
解:设板长为L,则:0.5T1=
T2=
根据题意,有:
v2=2v1
故T1=4T2
故选:D.
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