- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图1是一弹簧振子的示意图,O是它的平衡位置,在B、C之间做简谐运动,规定以向右为正方向,它的速度v 随时间t变化的图象如图2所示.下面的说法中正确的是 ( )
正确答案
解析
解:根据v-t图知,振子速度为零时,处于最大位置处;速度最大时,处于平衡位置.
A、t=2 s时刻,速度最大,应处于平衡位置上,并不在位置O左侧,故A错误;
B、t=3 s时刻,速度为负且减少,即向左运动,故B错误;
C、t=4s时刻,速度为零,速度方向即将为正,所以振子应在左侧最大位置处,即它的加速度方向向右且为最大值,故C正确;
D、4s末到6s末,振子正在从C向O运动,速度增加,加速度减小,故D错误.
故选:C.
如图所示,一轻质弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,在竖直方向的A、B两点间作简谐运动,O为平衡位置,振子的振动周期为T.某一时刻物体正经过C点向上运动(C点在平衡位置上方h高处),从此时刻开始的半个周期内( )
正确答案
解析
解:B、D、做简谐运动的物体,在相隔半周期的两个时刻,速度大小相等、方向相反.故回复力(合力)做功为零,加速度的方向改变,重力的冲量为,故B正确,D正确;
A、在相隔半周期的两个时刻,振子所在位置关于平衡位置对称,所以重力做功W=mg×2h=2mgh,故A正确.
C、加速度a=-,半个周期内,位移方向一定改变,故加速度方向会改变,故C错误;
故选ABD.
下列关于“机构波能传播…”的说法中,错误的是( )
正确答案
解析
解:机械波传播的是振动形式、是能量,可以传播信息,但质点在各自的平衡位置附近做简谐运动,不会随着波迁移;故A错误,BCD正确;
本题选错误的,故选:A.
弹簧振子在空气中做阻尼振动,下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、弹簧振子在空气中做阻尼振动,振幅不断减小,但位移仍作周期性变化,不能说振子位移逐渐减小,故A错误.
B、弹簧振子的振幅减小,但阻尼振动的周期不变,故B错误.
C、振子动能在不断变化,从最高点运动到最低点的过程中动能在增大,故C错误.
D、弹簧振子在振动过程中要不断克服空气阻力做功,消耗能量,所以振动系统的能量逐渐减小,故D正确.
本题选错误的,故选:ABC
做简谐运动的弹簧振子的振幅是A,最大加速度的值为a0,那么在位移x=A处,振子的加速度值a=______a0.
正确答案
-1
解析
解:根据简谐运动的特征:F=-kx得到,振子的加速度a=,加速度大小与位移大小成正比.由题,弹簧振子的振幅是A,最大加速度的值为a0,则在位移x=A处,振子的加速度值a=-a0.
故答案为:-1
简谐运动是下列哪一种运动( )
正确答案
解析
解:根据简谐运动的特征:a=-,可知物体的加速度大小和方向随位移的变化而变化,位移作周期性变化,加速度也作周期性变化,所以简谐运动是变加速运动.
故选:D.
如图所示,A、B两物体的质量都为m,拉A物体的细线与水平方向的夹角为30°时处于静止状态,不考虑摩擦力,设轻质弹簧的劲度系数为k,若悬线突然断开后,A在水平面上做周期为T的简谐运动,
(1)A振动时的振幅;
(2)当B落地时,A恰好第一次将弹簧压缩到最短,则B落地时的速度驶多少?
(3)若当A回到起始位置时,B恰好落地,则B在悬线断开前离开地面的高度应为多少?
正确答案
解析
解:(1)线断前,线的拉力F=mg,设此时弹簧伸长为x0,Fcos30°=kx0,
代入数据得x0=
线断后,在弹力作用下,A做简谐运动的振幅为:
A=x0=.
(2)当B落地时,A恰好第一次将弹簧压缩到最短,A将弹簧压缩到最短经历的时间t=0.5T.
在t时间末,B落地,速度v为v=gt=0.5gT.
(3)若当A回到起始位置时,B恰好落地,其B运动时间为T.
据h=得:h=
答:(1)A振动时的振幅x;
(2)当B落地时,A恰好第一次将弹簧压缩到最短,则B落地时的速度0.5gT.
(3)若当A回到起始位置时,B恰好落地,则B在悬线断开前离开地面的高度应为
弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中( )
正确答案
解析
解:A、回复力与位移成正比,在振子向着平衡位置运动的过程中回复力减小,故A正确;
B、振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段,因而向平衡位置运动时位移逐渐减小,故B正确;
C、物体向着平衡位置运动时,回复力与速度方向一致,故物体的速度逐渐增大,故C错误.
D、由牛顿第二定律a==
可知x减小,加速度也减小,故D正确;
故选:ABD.
B.将一个力传感器接到计算机上,就可以测量快速变化的力,用这种方法测得某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示,根据此图提供的信息,下列判断正确的是( )
A.摆球的摆动周期T约为0.6s
B.约t=0.2s时摆球正好经过最低点
C.约t=1.1s时摆球正好经过最低点
D.摆球摆动过程中机械能明显减小.
正确答案
解析
解:A、在一个周期内摆球两次经过最低点,每次经过最低点时拉力最大,根据图象知周期T=1.2s,故A错误;
B、摆球经过最低点时,拉力最大,在0.2s时,拉力最大,所以此时摆球经过最低点,故B正确;
C、在t=1.1s时,摆球的拉力不是最大,不是经过最低点,故C错误;
D、在最低点,拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:T-mg=m,摆球摆动过程中每次经过最低点时,拉力大小不变,故速度大小不变;故机械能守恒,故D错误;
故选B.
如图所示,做简谐运动的弹簧振子从平衡位置O向B运动过程中,下述说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、弹簧振子从平衡位置O向B运动过程中,弹簧的弹力与速度方向相反,做减速运动.随着位移的增大,加速度增大,做变减速运动.故AB错误.
C、振子的位移起点是平衡位置,则知弹簧振子从平衡位置O向B运动过程中,振子的位移不断增大,故C正确.
D、由上分析知振子做减速运动,速度不断减小,故D错误.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析