- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图均匀小球做简谐运动,平衡位置为O点,AB为最大位移处,MN关于O点对称.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球受重力、绳子拉力,回复力由重力的切向分力提供,不是重复受力,故A错误;
B、小球受重力、绳子拉力,合力的切向分力提供回复力,径向分力提供向心力,故B错误;
C、小球简谐运动的周期T=2,与振幅无关,故C错误;
D、小球在O点时受重力和拉力的合力提供向心力,不为零,故D正确;
故选:D.
关于简谐运动的回复力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、回复力是做简谐运动的物体所受到的指向平衡位置的合力,不一定是合力,故A错误.
B、回复力的方向总是指向平衡位置,故B正确.
C、回复力公式F=-kx中的k是比例系数,只有弹簧振子,k才是弹簧的劲度系数.故C错误.
D、物体做简谐运动时位移作周期性变化,由回复力公式F=-kx可知F也作周期性的变化.故D错误.
故选:B
在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图线如图所示.假设向右的方向为正方向,则物体加速度向右且速度向右的时间是( )
正确答案
解析
解:据题意,假设向右的方向为正方向,则质点在第一个周期内加速度向右即为正方向,根据a=-知加速度与位移方向相反,则位移应为负方向,对应的时间为0-1s与3-4s;
根据位移图象的斜率等于速度,可知速度向右,为正值,应在0~1s内,故A正确.
故选:A.
对一个作简谐振动的物体,下面那种说法是正确的?( )
正确答案
解析
解:A、物体处在运动正方向的最大位移时,加速度都达到最大值,而速度为零;故A错误;
B、物体处在负方向的最大位移时,速度为零,加速度为正方向最大;故B正确;
C、物体位于平衡位置且向正方向运动时,速度最大,加速度为零;故C正确,D错误;
故选:BC.
小球做匀速圆周运动,则小球按如图所示的方式在墙上形成的投影的运动是简谐运动,这是可以证明的结论.证明一个运动是简谐运动的一个判定式是a=-kx,a为作简谐运动物体的加速度.假如,此质点的质量是m,圆半径是R,匀速圆周运动的线速度大小是v,则反映此投影是简谐运动的式子a=-kx中的k是多少?
正确答案
解析
证明:据题意,圆心的投影O便是投影做简谐运动的平衡位置,过O点向上为x轴.投影的加速度为a等于小球向心加速度的分量a1,
如答图所示,设此时投影离平衡位置的位移的大小为x,而投影的坐标为x,则:
所以式中的k为
故可证明.
关于匀速圆周运动和简谐振动,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、匀速圆周运动是速率不变的运动,速度方向时刻改变,故A错误;
B、匀速圆周运动是合外力大小不变的运动,方向始终指向圆心,时刻改变,故B错误;
C、匀速圆周运动运动轨迹一定是曲线,而简谐振动的轨迹可以是直线,故C错误;
D、匀速圆周运动和简谐振动都具有周期性,故D正确;
故选D.
一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、弹簧振子做简谐运动,先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,根据对称性可知M、N两点关于平衡位置对称,两点相对于平衡位置的位移大小相等、方向相反,根据F=-kx可知,回复力大小相等、方向相反,故A正确,B错误;
C、M、N两点相对于平衡位置的位移大小相等,根据a=-分析可知加速度大小相等,故C正确;
D、从M点到N点,回复力先减小后增大,振子的加速度先减小后增大,所以振子先做变加速运动,后做变减速运动,故D错误.
故选:AC.
如图所示,做简谐运动的质点,表示加速度与位移的关系的图线是( )
正确答案
解析
解:质点做简谐运动的特征方程是a=-,由数学知识知F-x图象是位于第二、第三象限内过原点的直线,故C正确.
故选:C.
如图所示有一下端固定的轻弹簧,原长时上端位于O0点,质量为m的小物块P(可视为质点)与轻弹簧上端相连,且只能在竖直方向上运动.当物体静止时,物体下降到O1点,测得弹簧被压缩了x0.现用一外力将物体拉至O0点上方O2点,轻轻释放后,物块将开始做简谐运动,已知O0O2两点间距离x0,当地重力加速度为g.求:
(1)物块过O1点时的速度v1是多大?
(2)若物块达到O3点(图中没有标出)时,物块对弹簧的压力最大,则最大压力是重力的几倍?
(3)从O2点到O3点过程中弹性势能变化了多少?
正确答案
解析
解:(1)因为O1、O2两点与O0点距离相同,所以弹性势能相同,故:
其中:v2=0
解得:
v1=
(2)最高点合力为2mg,最低点合力也为2mg,故在最低点,有:
N-mg=2mg
解得:
N=3mg
即得弹力是重力的3倍;
(3)由动能定理可知:
EP=-WN
又因为初末状态速度为零,所以:
△EP=-WN=WG=4mgx0
答:(1)物块过O1点时的速度v1是;
(2)若物块达到O3点(图中没有标出)时,物块对弹簧的压力最大,则最大压力是重力的3倍;
(3)从O2点到O3点过程中弹性势能变化了4mgx0.
簧振子在振动过程中每次通过同一位置时,下列物理量可能发生变化的有( )
正确答案
解析
解:A、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,通过同一位置,位移总是相同.振子连续两次通过同一位置时,动能相同,速度可以相反,速度不一定相同.故A正确,CD错误;
B、物体每次经过同一位置时,回复力一定相同,加速度一定相同;故B错误;
故选:A.
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