- 简谐运动的位移和路程
- 共890题
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______.
正确答案
1:6
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.
如图所示,质量为M=0.5kg的框架B放在水平地面上.劲度系数为k=100N/m的轻弹簧竖直放在框架B中,轻弹簧的上端和质量为m=0.2kg的物体C连在一起.轻弹簧的下端连在框架B的底部.物体C在轻弹簧的上方静止不动.现将物体C竖直向下缓慢压下一段距离x=0.03m后释放,物体C就在框架B中上下做简谐运动.在运动过程中,框架B始终不离开地面,物体C始终不碰撞框架B的顶部.已知重力加速度大小为g=10m/s2.试求:当物体C运动到最低点时,物体C的加速度大小和此时物体B对地面的压力大小.
正确答案
解析
解:物体C放上之后静止时:设弹簧的压缩量为x0,
对物体C,有:mg=kx0
解得:x0=0.02m
当物体C从静止向下压缩x后释放,物体C就以原来的静止位置为中心上下做简谐运动,振幅A=x=0.03m
当物体C运动到最低点时,
对物体C,有:k(x+x0)-mg=ma
解得:a=15m/s2
当物体C运动到最低点时,设地面对框架B的支持力大小为F,
对框架B,有:F=Mg+k(x+x0)
解得:F=10N
所以,由牛顿第三定律得知框架B对地面的压力大小为10N
答:当物体C运动到最低点时,物体C的加速度为15m/s2,此时物体B对地面的压力大小为10N.
一弹簧振子悬挂在一列静止的火车上,振动的位移-时间图线如图所示,求:
(1)t=2s时,振子的振动方向;
(2)0~2s内,振子运动的路程;
(3)若火车水平匀速行驶,每节铁轨的长度为12m,则火车速度多大时,弹簧振子受迫振动的振幅最大?
正确答案
解析
解:(1)由图可知,t=2s后位移从零变为正值,所以振子沿y轴正方向运动;
(2)由图直接读出振动的周期T=2s,振幅A=8cm
所以0~2s内,振子运动的路程s=4A=4×8cm=32cm;
(3)当火车每节车厢运动的时间与振子振动周期相等时,弹簧振子受迫振动的振幅最大,
则v=
答:(1)t=2s时,振子的振动方向沿y轴正方向;(2)0~2s内,振子运动的路程为32cm;(3)火车速度6m/s时,弹簧振子受迫振动的振幅最大.
一个质点做简谐运动,在24s内共完成了30次全振动,它振动的周期是______s,如果振幅是4cm,则该质点在24s内通过的路程是______m.该质点产生的波,如果波速是8m/s,则波长是______m.
正确答案
0.8
4.8
6.4
解析
解:质点做简谐运动,在24s内共完成了30次全振动,它振动的周期是:
T=
如果振幅是4cm,则该质点在24s内(30T)通过的路程是:
S=30×4A=120A=120×0.04m=4.8m
该质点产生的波,如果波速是8m/s,则波长是:
λ=vT=8×0.8=6.4m
故答案为:0.8,4.8,6.4.
如图所示是用频闪照相的方法拍摄到的一个弹簧振子的振动情况,甲图是振子静止在平衡位置时的照片,乙图是振子被拉到左侧距平衡位置20cm处放手后向右运动
周期内的频闪照片,已知频闪的频率为10Hz,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、频闪的频率为f=10Hz,则周期为T==0.1s,即相邻两次闪光的时间间隔t0=0.1s.
从乙图可看个振动周期为0.3s,所以振子振动的周期为1.2s.故A错误B正确;
C、该周期振子正在向平衡位置运动,回复力方向向右与运动方向相同,所以振子加速,又回复力逐渐减小,则加速度逐渐减小,故振子做加速度逐渐减小的变加速运动,C正确;
D、个振动周期为0.3s,则结合数学三角函数知识知再过0.1s相当于sin(
)=10cm,即振子向右运动到10cm处,0.2s在10cm右侧,故D错误.
故选:BC.
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