- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
两个简谐运动的振动方程分别为:x1=4asin(4πt+),x2=2asin(4πt+
).求它们的振幅之比,频率之比,相位差并说明同相还是反相.
正确答案
解析
解:由题,第一简谐运动的振幅为A1=4,第二简谐运动的振幅也为A2=2,所以它们的振幅之比:.
第一简谐运动的角速度为ω1=4πrad/s,第二简谐运动的角速度为ω2=4πrad/s,角速度相同,所以频率相等,即.
第一简谐运动的相位为φ1=4π+,第二简谐运动的相位为φ2=4π+
,相差为△φ=φ2-φ1=π,恒定不变,是反相
答:它们的振幅之比是2:1,频率之比1:1,相位差是π,是反相
如图是一张频闪照片,显示了一弹簧振子在半个周期中7个时刻的位置,频闪时间间隔为0.1s(照片与实际线度之比为1:8).则
(1)该弹簧振子的振幅为______米,频率为______Hz.
(2)请简洁说明如何从这张照片通过测量、计算,证明弹簧振子振动过程中向平衡位置运动时速度增大而加速度减小?______.
正确答案
解析
解:(1)图中7个位置关于中点上下对称,振幅为振子与平衡位置的最大间距,故上下两个位置的间距为2倍振幅,为2.20cm,故振幅为1.10cm×8=8.80cm=0.0880m;
周期为T=0.3s×4=1.2s,故频率为:f=
(2)通过测量相邻相等时间内弹簧振子通过的位移S1、S2、S3…的大小,可知各段位移内平均速度的大小,由△s=aT2,可知相邻位移内平均加速度的大小,从而粗略判断出靠近平衡位置时振子加速,但加速度减小.
故答案为:(1)0.0880,0.83;(2)通过测量相邻相等时间内弹簧振子通过的位移S1、S2、S3…的大小,可知各段位移内平均速度的大小,由△s=aT2,可知相邻位移内平均加速度的大小,从而粗略判断出靠近平衡位置时振子加速,但加速度减小.
如图是一弹簧振子,O为平衡位置,则振子从a→O运动的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:振子从a→O运动的过程是靠近平衡位置,故位移减小,速度增加,加速度减小,弹性势能减小;
故ABD错误,C正确;
故选:C.
两块质量分别为m1、m2的木板,被一根劲度系数为k轻弹簧连在一起,并在m1板上加压力F,如图所示,撤去F后,m1板将做简谐运动.为了使得撤去F后,m1跳起时恰好能带起m2板,则所加压力F的最小值为?
正确答案
解析
解:撤去外力F后,m1将在回复力的作用下做简谐振动,依题意当m1运动到最上端时,
m2对接触面恰好无压力,故此时回复力为大小为F=(m1g+m2g)
由对称性可知,当m1在最下端时,回复力大小也为
F=(m1g+m2g)
故所施外力大小为:F=(m1g+m2g)
答:撤去F后m1跳起将m2拉得跳离桌面,F至少为(m1+m2)g.
关于单摆摆球在运动过程中的受力,下列结论正确的是( )
正确答案
解析
解:A、摆球只受重力和张力的作用,回复力和向心力均为效果力,故A错误;
B、摆球受的回复力最大时,处于最大位置处;故向心力为零;当在平衡位置时,回复力为零时,但向心力最大;故B正确;
C、回复力最大时,物体处于最高点,此时,绳子的张力的与重力的分力相等;故张力小于重力的分力;故C错误;
D、向心力最大时,物体处于平衡位置,此时回复力为零,合力沿竖直方向,故加速度也沿竖直方向;故D错误;
故选:C
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