- 简谐运动
- 共2256题
如图所示,一列简谐波沿x轴正方向传播,在t1 = 0.05s和t2 = 0.1s的波形图如图中的实线和虚线所示。试求
(1)这列波的波长值。(2)这列波的速度可能值。
正确答案
(1)20cm
(2)波速v=4n+3m/s(其中n = 0,1,2,3……)
(1)由图可知,波长为20cm
(2)由在t1 = 0.05s和t2 = 0.1s的波形图可知
周期(其中n = 0,1,2,3……);
波速(其中n = 0,1,2,3……)
一弹簧振子,周期是0.5s,振幅为2cm,当振子通过平衡位置向右运动,时开始计时,那么2秒内振子完成_________次全振动,通过路程_________cm,在2.4s未,振子于位于平衡位置_________侧,向_________方向运动。
正确答案
4, 32 ,右,左
略
质点在O点附近做简谐运动,由O点开始计时,质点第一次到达O点附近的M点需时6s,又经过4s再一次通过M点,则质点第三次通过M点还要经过__s
正确答案
28
质点第一次到达O点附近的M点需时6s,又经过4s再一次通过M点,则说明T/4=6+2=8s,质点第三次通过M点还要经过:4×8s-4s=28s
故答案为:28
(9分)如图,在质量为M的无底的木箱顶部用一劲度系数为K的轻弹簧悬挂质量均为(M>>m)的A、B两物体,箱子放在水平面上,平衡后剪断A、B间细线,此后A将做简谐振动。求(1)A做简谐振动的振幅。(2)当A运动到最高点时,木箱对地面的压力大小?
正确答案
(1)mg/k
(2)F=Mg
(1)A=2mg/k-mg/k="mg/k " 4分
(2)最低点a="g" ,由简谐运动对称性知最高点a=g,故弹簧为原长。所以压力F="Mg. " 5分
如图11-3-8所示,一质量为M的无底木箱,放在水平地面上,一轻质弹簧一端悬于木箱的上边,另一端挂着用细线连接在一起的两物体A和B,mA=mB=m,剪断A、B间的细线后,A做简谐运动,则当A振动到最高点时,木箱对地面的压力是多少?
图11-3-8
正确答案
Mg
本题考查简谐运动的特点及物体受力情况的分析.剪断细线前A的受力情况:
重力:mg,向下;细线拉力:F拉=mg,向下;弹簧对A的弹力:F="2" mg,向上.此时弹簧的伸长量为Δx==
.
剪断细线后,A做简谐运动,其平衡位置在弹簧的伸长量为Δx=处,最低点即刚剪断细线时的位置,离平衡位置的距离为
,由简谐运动的特点知最高点离平衡位置的距离也为
,所以最高点的位置恰好在弹簧的原长处,此时弹簧对木箱作用力为零,所以此时木箱对地面的压力为Mg.
两块质量分别为m1、m2的木板,被一根劲度系数为k轻弹簧连在一起,并在m1板上加压力F,如图所示,撤去F后,m1板将做简谐运动。为了使得撤去F后,m1跳起时恰好能带起m2板,则所加压力F的最小值为?
正确答案
F=(1g+2g)
解:撤去外力后,1将在回复力的作用下做简谐振动,依题意当1运动到最上端时,
2对接触面恰好无压力,故此时回复力为大小为
(1g+2g) 3分
由对称性可知,当1在最下端时,回复力大小也为
(1g+2g) 3分
故所施外力大小为 F=(1g+2g) 2分
本题考查的是简谐运动的问题。关键是对此简谐运动进行受力分析。
(15分)如图所示,质量为m的砝码A放置在质量为M的滑块B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑的水平面上作简谐运动,弹簧的劲度系数为k,砝码与滑块之间的动摩擦因数为,要使砝码与滑块在振动过程中不发生相对运动,问最大振幅等于多少?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
正确答案
μ(m + M)g / k
试题分析:振幅是偏离平衡位置的最大距离,在最右端,两物体间的作用力为最大静摩擦力,A的加速度为μg,再以整体为研究对象,加速度与A的加速度相同,由弹簧弹力提供,则弹簧弹力为μ(m + M)g,则弹簧伸长量为μ(m + M)g / k,即为振幅
点评:难度较小,注意本题中两物体不发生相对运动的前提条件,在最大位移处整体加速度最大,由牛顿定律求解
A、B两物体叠放着,在光滑的水平面上一起(无相对运动)做简谐运动,如图所示.A、B的质量分别是=1kg,
=2kg,相互间最大静摩擦力f=4N,轻质弹簧的劲度系数k=100N/m.试求:
(1)如振幅为0.1m,在振动过程中,静摩擦力的最大值是多少?
(2)为了使A、B不发生相对滑动,振动的振幅最大不超过多少?
正确答案
(1)3.3N (2)0.12m
(1)对整体:kA=a,对A:
(2)对
对整体:
∴=0.12m.
如图11-1-6所示,一块涂有碳黑的玻璃板,质量为2 kg,在拉力F的作用下,由静止开始竖直向上做匀变速运动,一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1 cm,OB=4 cm,OC=9 cm.求拉力F的大小(g=10 m/s2).
图11-1-6
正确答案
24 N
振动周期T=s=0.2 s,图中OA、AB、BC三段运动时间均为:t=
=0.1 s
根据匀变速运动:Δs=at2
a=×10-2 m/s2="2" m/s2
根据牛顿第二定律:
F-mg=ma
F=m(g+a)="2×(10+2)" N="24" N.
弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动,B、C相距20cm..t=0时刻振子处于B点,经过0.5s,振子首次到达C点,求:
(1) 振子在5s内通过的路程及5秒末位移大小
(2)振子在B点的加速度大小跟它距O点4cm处P点的加速度大小的比值
正确答案
(1)-10cm(2)5:2
(1) 由B、C相距20cm,可得A=10cm
t=0时刻振子处于B点,经过0.5s,振子首次到达C点,可知半个周期时间,则周期T=1s
振子在5s内通过的路程为5个周期运动的路程,有:S=4A×5cm=200cm;
因为t=0时刻振子处于B点,
故经过5个周期,
即5秒末回到B点,位移大小x=-10cm(4分)
(2)根据,可得:a1:a2=x1:x2=10:4=5:2(4分)
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