- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图所示,用细线连接的质量都为m的甲、乙两小球系于劲度系数为k的弹簧下端,当它们都静止时将细线断开,使甲做简谐运动.则甲的振幅为______;在甲运动过程中,弹簧的最大弹性势能为______.
正确答案
解析
解:(1)由两球静止时的力平衡条件,得弹簧的伸长量为:
剪断甲、乙间细线后,甲球静止悬挂时的弹簧的伸长量为:
弹簧下端的这个位置就是甲球振动中的平衡位置.悬挂B球后又剪断细线,相当于用手把甲球下拉后又突然释放,刚剪断细线时弹簧比静止悬挂甲球多伸长的长度就是振幅,即:
(2)弹簧的弹性势能:,当弹簧的伸长量最大为x1时,弹簧的弹性势能最大,为:
故答案为:.
物体 A置于物体 B上,质量分别为mA与mB,A、B之间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定,另一端与 B相连,在弹性限度范围内,A和 B一起在光滑水平面上作往复运动(不计空气阻力),并保持相对静止.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、A作简谐运动的回复力是B对A的静摩擦力,静摩擦力不断变化,不一定达到最大值μmAg.故A错误;
B、设弹簧的形变量为x,弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为M和m,根据牛顿第二定律得到整体的加速度为:
a=;
对A:f=mAa=x,可见,作用在A上的静摩擦力大小f与弹簧的形变量x成正比;故B正确;
C、B对A的静摩擦力提供回复力,在最大位移处,静摩擦力最大,故:
μmAg=kA
解得:A=,故振子的振幅最大为
,故C错误.
D、在简谐运动过程中,B对A的静摩擦力与位移方向有时相同,有时相反,B对A的静摩擦力可能对A做正功,也可能做负功.故D错误;
故选:B.
如图所示为水平面内振动的弹簧振子,O是平衡位置,A是最大位移处,不计小球与轴的摩擦,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;故A正确;
B、A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、A到0的过程中,小球做加速运动,速度不断增加;故C正确;
D、从O到A的过程中,速度和位移方向均向右,故速度和位移的方向相同;故D错误;
故选:AC.
如图所示,A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置,其中,位置A为摆球摆动的最高位置,虚线为过悬点的竖直线,以摆球最低位置为重力势能零点,则摆球在摆动过程中( )
正确答案
解析
解:摆球摆动过程中机械能守恒,A为最高位置,势能最大,动能为零,在最低点时,动能最大,势能为零,故AD错误,BC正确.
故选:BC.
以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、简谐振动的回复力:F=-kx,与物体位移的大小成正比,是变力,所以简谐运动的质点是做变加速直线运动.故A错误;
B、回复力也不一定就是合外力.举例:在单摆中,单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力,并非是重力与绳子拉力的合力.故B错误;
C、做简谐运动的物体每经过同一位置时,偏离平衡位置的位移一定相同,运动方向可能不同,但加速度一定相同.故C正确;
D、简谐运动的周期与振幅无关,故频率与振幅无关,故D错误.
故选:C.
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