- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图所示,质量为M=0.5kg的物体B和质量为m=0.2kg的物体C,用劲度系数为k=100N/m的轻弹簧连在一起.物体B放在水平地面上,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就上下做简谐运动,在运动过程中,物体B始终不离开地面.已知重力加速度大小为g=10m/s2.试求:当物体C运动到最高点时,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,设弹簧压缩量为x0.
对物体C,有:mg=kx0 ①
解得:
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运动到最高点时,对物体C,有:
mg+k(x-x0)=ma ②
解得:a=15m/s2
当物体C运动到最高点时,设地面对物体B的支持力大小为F,对物体B,有:
k(x-x0)+F=Mg ③
解得:F=4N
故物体B对地面的压力大小为4N.
答:当物体C运动到最高点时,物体C的加速度大小为15m/s2;此时物体B对地面的压力大小为4N.
下列关于简谐运动的振幅、周期和频率的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、据振幅的定义可知,振幅是标量,并非矢量,故A错误;
B、据周期和频率的定义可知,周期和频率的乘积为1,故B错误;
CD、据简谐运动的特点可知,周期与振幅无关,故C错误,D正确;
故选:D.
一个在光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子,当振子运动至平衡位置左侧2cm时,振子加速度为4m/s2,求当振子运动至平衡位置右侧3cm时加速度大小和方向.
正确答案
解析
解:水平放置的弹簧振子受到合力充当回复力,大小满足F=-kx,所以有:a=
代入数据,有:4=-…①
当它运动到平衡位置右侧3cm处时,a=…②
联立①②解得:a=6m/s2
即加速度的大小为6m/s2,方向为水平向左;
答:当振子运动至平衡位置右侧3cm时加速度大小和方向6m/s2,水平向左.
两木块A、B质量分别为m、M,用劲度系数为k的轻质弹簧连在一起,放在水平地面上,如图所示,用外力将木块A压下一段距离静止,释放后A做简谐运动,在A振动过程中,木块B刚好始终未离开地面,求木块A的最大加速度.
正确答案
解析
解:当弹簧处于伸长至最长状态时,B刚好对地面压力为零,故弹簧中弹力F=Mg;此时m有最大加速度,由F+mg=ma,得:
a=.
答:木块A的最大加速度.
一弹簧振子做简谐运动,周期为8s.已知在t=2s和t=6s时刻,振子正好位于其平衡位置,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由题分析,振子在t=0时刻位于最大位移处,速度为零.t=10s时,振子在平衡位置,速度最大.故A错误.
B、在t=4s和t=12s相隔一个周期,振子均位于最大位移处,加速度最大.故B错误.
C、在t=6s和t=14s相隔一个周期,振子均位于平衡位置,动能最大,势能最小.故C正确.
D、在t=8s和t=10s时振子均位于平衡位置,位移为零.故D错误.
故选:C
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