- 简谐运动的位移和路程
- 共890题
如图甲所示的弹簧振子,放在光滑有水平桌面上,O是平衡位置,弹簧振子在AB间做简谐运动,AB间的距离为6cm,已知A到B的最短时间为0.1s.
(1)求弹簧振子做简谐运动的振幅和周期;
(2)若以向右为位移的正方向,当振子运动到B处开始计时,试写出其振动的位移-时间关系式,并在图乙中画出相应的振动图象.
正确答案
解析
解:(1)AB间距离的一半为振幅,即振幅:
A=3 cm;
A到B的最短时间为半个周期,即周期:
T=0.2 s.
(2)振动的角频率ω==10π,
该振动的位移-时间关系式为 x=3sin(10πt+φ0),
由题意知当t=0时,x=3cm,将其代入表达式,得φ0=,
即位移时间表达式为x=3sin(10πt+) cm或(x=3cos10πt cm);
图象如图所示.
答:(1)弹簧振子做简谐运动的振幅3 cm和周期0.2 s;
(2)若以向右为位移的正方向,当振子运动到B处开始计时,
其振动的位移-时间关系式x=3sin(10πt+) cm或(x=3cos10πt cm);相应的振动图象如上图所示.
一弹簧振子做机械振动,若从平衡位置开始计时,经过0.3秒时振子第一次经过P点,又经过了0.2秒,振子第二次经过P点,则该振子的周期为( )
正确答案
解析
解:如图,假设弹簧振子在水平方向BC之间振动,如图,若振子开始先向右振动,振子的振动周期为T=4×(0.3+)s=1.6s,若振子开始先向左振动,振子的振动周期为T=2×0.2s+
s=0.53s.
故选:C
某同学在用如图甲所示的装置进行‘研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”实验时:
(1)让弹簧振子穿过一根光滑的水平横杆,在弹簧振子的小球上安装一支笔芯,下面放一条纸带.
当小球振动时,垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带,这时笔芯在纸带上画出如图乙所示的一条曲线.已知纸带加速度a的大小和图乙中S1、S2的长度,则T=______.
(2)下表中记录了换用不同质量的小球实验时,小球的质量m与振动周期T对应的数据.为了方便直观地判断小球的质量m与振动周期T的数量关系,请在图丙方格坐标纸中选择适当的物理量建立坐标系,并作出图线.
(3)根据所作的图线写出小球的质量m与振动周期T的数量关系是:______
正确答案
解析
解:(1)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2,有:S2-S1=aT2,解得:T=;
(2)以m为纵轴,T2为横轴,作图,如图所示:
(3)从表格数据可以看出,m∝T2,故m=0.2T2;
故答案为:(1);(2)如图所示;(3)m=0.2T2.
每秒钟做50次全振动的波源,它激起的波的周期是______s,如果波速是10m/s,波长是______m.
正确答案
0.02
0.2
解析
解:波源完成一次全振动的时间,就是一个周期,则由题可知:波源周期为T=s=0.02s.
由v=得:λ=vT=10×0.02m=0.2m
故答案为:0.02,0.2
如图2所示,弹簧振子在振动过程中,振子经a、b两点的速度相同.若它从a到b历时0.2s,从b再回到b的最短时间为0.3s,则该振子的振动频率为( )
正确答案
解析
解:由于振子在a、b两点的速度相等,则有a、b两点关于O点是对称的;
①振子经过a、b两点的速度同向,如果同向,则O到b点的时间为:=0.1s;
从b再回到b的最短时间为0.3s,故从b到同侧最大位移的时间为:=0.15s
故周期为:T=4×(0.15+0.1)=1s;
频率为:f==1.Hz;
②振子经过a、b两点的速度反向,则从a到b与从b到a时间应该相同,故矛盾;
所以O到b点的时间为0.1s,那么振子的振动频率只能为1Hz.故A正确,BCD错误.
故选:A.
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