- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图所示,一轻弹簧悬于天花板上,其劲度系数为k=400N/m,在弹簧的下端挂一物块A,用一橡皮筋把A和另一同质量的物块B沿水平方向紧紧束在一起,A和B接触面间的最大静摩擦力足够大,g=10m/s2,不计空气阻力.整个装置处于平衡状态时,弹簧的伸长量为5cm,现将A向上托起使弹簧的压缩量为5cm后从静止释放,A和B一起做竖直方向的简谐运动.在振动的最高点和最低点处A物块对B物块的静摩擦力的大小之比为( )
正确答案
解析
解:设A、B的质量均为m.整个装置处于平衡状态时,则有mg=kx1.
在振动的最高点时,AB整体的加速度竖直向下,大小为
a=,由题x=x1=5cm.
对B由牛顿第二定律得:mg-f1=ma,得到f1=mg-ma=mg-=
在振动的最高点时,根据对称性得知,AB整体的加速度竖直向上,大小为a=,
再对B由牛顿第二定律得:f2-mg=ma,得到f2=mg
所以f1:f2=1:3
故选B
下列关于简谐运动说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、简谐运动的过程中,动能和势能相互转化,机械能守恒,是等幅振动,故A正确;
B、回复力满足F=-kx的是简谐运动;机械能守恒的振动中回复力不一定满足F=-kx,即机械能守恒的振动不一定是简谐运动,故B错误;
C、阻尼振动振幅逐渐减小,简谐运动是等幅振动,故振幅越来越小的振动一定是阻尼振动,故C正确;
D、振幅不变的振动是无阻尼振动,简谐运动位移时间关系满足正弦规律,故振幅不变的振动不一定是简谐运动,故D错误;
本题选择错误的,故选:BD.
光滑水平面上水平放置一弹簧AB,A端固定,B端受到1N的拉力时弹簧伸长5cm.现在在B点系一个质量为100g的小球,并使弹簧伸长10cm,放手后让其做简谐运动.它的振幅是和振动中加速度的最大值各是( )
正确答案
解析
解:B端受到1N的拉力时弹簧伸长5cm,根据胡克定律,有:
k==
=200N/m
使弹簧伸长10cm,弹力为:F2=kx2=20×0.1=2N
放手后让球做简谐运动,故振幅为 A=10cm;
最大加速度为:a==
=20m/s2
即振幅为10cm,振动中加速度的最大值是20m/s2.
故选:B.
轻质弹簧上端拴一质量为m的小球,平衡时弹簧的压缩量x,在某次振动过程中,小球运动到最低点时的压缩量2x.求球的加速度和弹簧对地面的压力.
正确答案
解析
解:平衡时弹簧的压缩量x,故:
kx=mg
最大位移时的压缩量为2x,故振幅为x,故:
k•2x-mg=ma
解得:
a=g 竖直向上
弹簧对地面的压力:
N=k×2x=2mg
答:在最低点,球的加速度为g,弹簧对地面的压力为2mg.
关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系,下列说法正确( )
正确答案
解析
解:A、位移增大时,做减速运动,速度减小,由a=-知加速度增大,故A错误;
B、由简谐运动的特征a=-知位移方向与加速度方向总是相反.故B错误.
C、振子位移是指振子离开平衡位置的位移,从平衡位置指向振子所在的位置,振子靠近平衡位置时,位移方向与速度方向相反,背离平衡位置时,速度方向跟位移方向相同,故C错误,D正确;
故选:D.
关于简谐运动受力和运动特点的说法,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、向心力是物体做圆周运动时指向圆心的合力,而回复力是物体做机械振动必须具有的力,与向心力是两回事,本质不同.故A错误.
B、振动物体越接近平衡位置,速度越大,而位移越小,加速度越小.故B错误.
C、从作用效果看,回复力是指使物体回到平衡位置的力.故C正确.
D、回复力的方向总跟离开平衡位置的位移的方向相反.故D正确.
故选:CD.
对于做简谐运动的质点,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:简谐运动的速度大小和方向随时间周期性改变;
根据公式Ek=,动能也随时间周期性改变;
故A正确,BCD错误;
故选A.
一个弹簧振子沿x轴做简谐振动,周期是1.0s.从经过平衡位置沿x轴正方向运动的时刻开始计时,那么经过1.2s后的时刻( )
正确答案
解析
解:因为 n==
=1
,所以从经过平衡位置沿x轴正方向运动的时刻开始计时,则知经过1.2s后的时刻,振子正远离平衡位置向正向最大位移处运动,位移在增大,速度在减小,加速度在增大,故ABD错误,C正确.
故选:C.
一个弹簧振子总能量为E,如果简谐运动的振幅增加为原来的2倍,重物质量增加为原来的4倍,则总能量变为原来的( )
正确答案
解析
解:在位移最大处,总能量为势能;振幅增大为原来的2倍,则势能增大为原来的4倍;
质量的改变不会影响振子的势能;故总能量变为原来的4倍;
故选:B.
如图所示为一个水平方向的弹簧振子,小球在MN间做简谐运动刀是平衡位拽.小球经过O点时速度为______(选填“最大”或“零”);小球从M点向O点运动过程中,加速度______,动能______.(选填“变小”或“变大”)
正确答案
解析
解:小球经过O点时,平衡位置速度最大;
小球从M点向O点运动过程中,位移减小,根据a=-,加速度减小,但速度增加,则动能变大;
故答案为:最大,变小,变大.
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