- 简谐运动的位移和路程
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(2016春•宜宾校级月考)一质点在平衡位置O附近做简谐运动,从它经过平衡位置起开始计时,经0.13s质点第一次通过M点,再经0.1s第二次通过M点,则质点振动周期的可能值为多大?
正确答案
解析
解:质点的振动周期共存在两种可能性.设质点在AA′范围内运动.
(1)如图甲所示,由O→M→A历时0.13 s+0.05 s=0.18 s,则周期为:T1=4×0.18 s=0.72 s.
(2)如图乙所示,由O→A′→M历时t1=0.13 s,由M→A→M历时t2=0.1 s,设由O→M或由M→O历时为t,则0.13 s-t=2t+0.1 s,故t=0.01 s,所以周期为:T=t1+t2+t=0.13+0.1+0.01=0.24 s.
答:质点振动周期的可能值0.72 s或0.24 s.
如图,把一个金属圆环沿着一直径钻孔,使它能够被穿在一根光滑水平杆上,水平杆穿过轻弹簧,轻弹簧的左端固定,右端与圆环连接.圆环静止时,其圆心在O点,O点右侧空间有始终垂直于环面的均匀磁场.现将圆环从平衡位置拉到右边的M点由静止释放,则以后环的运动情况是( )
正确答案
解析
解:如果没有磁场,线圈做简谐运动,是等幅振动;
由于磁场的存在,当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时,线圈中会产生感应电流,受到安培力,根据楞次定律,安培力总是阻碍相对运动,故线圈做的是阻尼振动,振动幅度逐渐减小;
故选:C.
一个弹簧振子被分别拉离平衡位置3cm和6cm处放手,使它都做简谐运动,则两次周期之比为______,最大回复力之比为______.
正确答案
1:1
1:2
解析
解:在简谐运动中,振幅是振子离开平衡位置的最大距离,故前后两次的振幅分别为A1=3cm、A2=6cm.
周期由振动系统本身决定,与振幅无关,所以前后两次周期相等,周期之比为 T1:T2=1:1.
根据简谐运动的特征:F=-kx,回复力的大小与位移大小成正比,当位移最大时回复力也最大,而位移最大值等于振幅,所以回复力的最大值之比 F1:F2=A1:A2=1:2.
故答案为:1:1,1:2.
在相同的时间内,甲摆作了n1=10次全振动,乙摆作了n2=6次全振动,两摆的摆长差△l=16cm,求甲,乙两摆的摆长l1和l2分别是多少?
正确答案
解析
解:在相同时间内单摆甲做了n1=10次全振动,单摆乙做了n2=6次全振动,知甲乙单摆的周期比为3:5.根据T=2π,则L=
,知甲乙的摆长之比为9:25.
又L2-L1=16cm.
所以L1=9cm,L2=25cm
答:两摆长大小分别为9cm,25cm.
甲物体完成30次全振动的时间,乙物体恰好完成5次全振动,那么甲乙两物体的振动周期之比为______,它们的振动频率之比为______.
正确答案
1:6
6:1
解析
解:根据频率是单位时间内完成全振动的次数,可知甲乙的频率为 f甲:f乙=30:5=6:1;
由T=可得:振动周期之比为 T甲:T乙=f乙:f甲=1:6
故答案为:1:6,6:1.
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