- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
关于单摆的摆球(带正电)在竖直向下的匀强电场中运动时所受的力和能量转化,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、摆球从A运动到B的过程中,受重力、电场力和拉力,重力和电场力做功,拉力不做功,根据动能定理,重力和电场力做的功之和等于动能的增量,故A正确;
B、球在运动过程中受到三个力的作用:重力、摆线的拉力和电场力,故B错误;
C、D、摆球在运动过程中,重力和电场力的合力沿着切线方向的分力提供回复力,故C错误,D错误;
故选:A.
如右图所示,为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段,小球B静止在圆弧轨道的最低点O处,另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下,经t秒与B发生正碰.碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道.当两球第二次相碰( )
正确答案
解析
解:因为他是一个很大的光滑圆弧上,这样的话可以当作一个单摆运动.所以AB球发生正碰后各自做单摆运动.,由题目可知A球下落的时间为
由此可见周期与质量、速度等因素无关,所以碰后AB两球的周期相同,所以AB两球向上运动的时间和向下运动的时间都是一样的.
所以要经过2t的时间,AB两球同时到达O处相碰.
故选:BC.
光滑水平面上的弹簧振子,质量为50g,若在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时,在t=0.02s时,振子第一次通过平衡位置,此时速度为4m/s,则在t=1.2s末,弹簧的弹性势能为______J,该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为______Hz,1min内,弹簧的弹力对弹簧振子做正功的次数为______次.
正确答案
0.4
25
1500
解析
解:由题意可知,弹簧振子做简谐运动,根据对称性,从最大位移处释放时开始计时,在t=0.02s时,振子第一次通过平衡位置,此时弹性势能为零,动能为:EK==
;则振子的机械能为E=EK+EP=0+0.4J=0.4J;
则振子振动周期为T=0.02×4=0.08s,那么在t=1.2s末,弹簧的弹性势能为最大,动能为零,此时弹簧的弹性势能即为:0.4J;
弹簧振子做简谐运动时,一个振动周期内,其动能的变化两次,则动能的变化频率为振子振动频率的2倍,即为:f=2×;
而在一个周期内,弹簧的弹力对弹簧振子做正功的2次,则1min内,弹簧的弹力对弹簧振子做正功的次数:N=;
故答案为:0.4;25;1500.
对于简谐运动,回复力与位移的关系是______(公式).
对于简谐运动,周期与振幅______(有关、无关).
单摆周期公式______.
秒摆的周期是______s,摆长约为______m.
当______时,出现共振现象.
正确答案
F=-kx
无关
T=2
1
1
驱动力的频率与固有频率相等时
解析
解:简谐运动的回复力与位移方向相反,并且总是指向平衡位置,公式为:F=-kx;简谐运动的周期与振幅无关;
单摆的周期公式:T=2
秒摆的周期是1秒,据T=2可知,L=
=1m
当驱动力的频率与固有频率相等时,出现振动最强烈,此现象为共振现象.
故答案为:-kx;无关;T=2;1;1;驱动力的频率与固有频率相等.
对于弹簧振子,完成如下表格,用斜向上箭头表示增大,用斜向下箭头表示减小.(max 表示最大、min 表示最小)
正确答案
解析
解:当振子在A点时,位移最大;据F=-kx可知回复力最大;再据牛顿第二定律得:a=-可知,加速度最大;据弹簧的形变可知,此点弹性势能最大,速度为零,动能为零.
同理判断其它四过程,答案如图.
故答案为:如上图所示.
在水平杆上振动的弹簧振子,如图所示,O是平衡位置,B和C是最大位移处,不计小球与杆间的摩擦,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、O点为其平衡位置,则小球每次经过平衡位置时的动能都相同,但速度存在两个不同的方向,故A错误;
B、从B到O的过程中,位移越来越小,回复力越来越小,则加速度越来越小,故B错误;
C、从B到O的过程中,回复力做正功,动能增加,故C正确;
D、从B到O的过程中,速度指向O,位移背离O,故速度与位移相反,故D错误;
故选:C.
下表中是实验时作简谐振动物体的位移x、回复力F、加速度a、速度v与时刻的对应关系表,T是振动周期,请在空格中填上对应关系(填零、正向最大或负向最大)
正确答案
解析
解:在零时刻时,位移与回复力及加速度均为零,而速度达到最大,并依据时间为T时的速度可知,方向是正向.
在时刻时,位移达到正向最大,则回复力是负向最大,加速度也是负向最大,而速度则是为零.
在时刻时,只有速度负向最大,加速度、回复力与位移均为零,
时刻时,只有速度为零,而回复力与加速度均为正向最大,所以位移为负向最大.
T时刻与零时刻情况相同,即只有速度为正向最大,其余均为零.
故答案为:
关于单摆的振动,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、单摆振动时,速度大小在变化,根据向心力根据公式Fn=m分析知向心力大小在变化.故A错误.
B、单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力,不是摆球所受的合力.故B错误.
C、摆球经过平衡位置时所受的回复力为零.故C正确.
D、摆球经过平衡位置时,合力提供向心力,合力不为零.故D错误.
故选:C.
弹簧振子在光滑水平面内做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
AB、在振子向平衡位置运动的过程中,振子的位移逐渐减小,由F=-kx可知回复力逐渐减小,故A、B错误.
C、在振子向平衡位置运动的过程中,回复力做正功,振子的速度逐渐增大,故C错误.
D、由简谐运动的特征a=-,知振子的加速度逐渐减小,故D正确.
故选:D.
如图所示,弹簧振子以O为平衡位置在B、C间做简谐运动,从C到O过程中说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、振子从C到O过程中靠近平衡位置,位移减小,故A错误.
B、简谐运动的振幅不变,故B错误.
C、由公式F=-kx分析可知:x在减小,回复力F在减小,故C错误.
D、振子在靠近平衡位置,速度在增大,故D正确.
故选:D.
扫码查看完整答案与解析