- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
一弹簧振子在平衡位置O点附近做简谐运动,从振子离开O点开始计时,经0.4s振子第一次到达M点,再经过0.2s第二次到达M点,则( )
正确答案
解析
解:A、若开始时是向着M点运动,如图甲,则振动周期T1=4×(t1+
t2)s=2 s,则t3-t2=1.8 s,故A正确;
B、若开始时是背着M点运动,如图乙,振动周期则为;
若为T1,则t1=0.5 s时刻和t2=1.5 s时刻振动位移分别为A和-A,弹簧的长度不可能相同的.若为T2,则,振动位移为-A,
,振动位移为A,故B错误;
C、当振动周期为T1时,时刻和
时刻振子的位移相等,加速度相等;当振动周期为T2时,
时刻和
时刻振子的位移为零,加速度为零;故C正确;
D、由上述可知,两种情况位移虽相同,但速度方向相反,动量大小相等,故D错误.
故选:AC.
物体做简谐运动时( )
正确答案
解析
解:A、平衡位置是回复力为零的位置,即在平衡位置恢复力为零,但合外力不一定为零,故AC错误,B正确;
D、简谐运动物体加速度a=-知,在最大位置时,位移最大,加速度最大,故D错误;
故选:B.
做简谐运动的物体,每次通过同一位置时,一定相同的物理量是( )
正确答案
解析
解:经过同一位置时,速度可能有两种方向,而速度是矢量,所以速度不一定相同,故动量不一定相同;
振动质点的位移是指离开位置的位移,做简谐运动的物体,每次通过同一位置时,位移一定相同;
根据简谐运动的特征:a=-,物体每次通过同一位置时,位移一定相同,加速度也一定相同;
简谐运动的机械能是守恒的,所以物体每次通过同一位置时,动能和势能一定相同;
故选:C.
质量为0.04千克的质点作简谐振动,其运动方程为x=0.5cos(5t-)米,式中t以秒计.求:
(1)初始位移、初始速度;
(2)t=秒时的位移、速度和加速度;
(3)质点的位移大小为振幅的一半处且向x轴正向运动的时刻的速度、加速度和所受的力.
正确答案
解析
解:(1)根据简谐振动的运动方程为x=0.5cos(5t-)米,可知,t=0时刻:
;对运动方程求导得:v=x′=-5×0.5sin(5t-
);当t=0时,v=2.5m/s.
(2)根据简谐振动的运动方程为x=0.5cos(5t-)米,可知,t=
时刻:
m;
对运动方程求导得:v=x′=-5×0.5sin(5t-);当t=
时,v1=-5×0.5sin(5×
-
)=-1.25m/s.
对速度方程求导得:a=v′=x″=-12.5cos(5t-);当t=
时,a1=-12.5cos(5×
-
)=
m/s2
(3)在简谐振动的过程中当质点位移大小为振幅的一半处且向x轴正向运动的时刻,质点的位移可能为正,是0.25m,也可能为负是-0.25m:
①当x=0.25m时,在一个周期内,,质点的速度:v2=-2.5sin
=
m/s,加速度:a2=-12.5cos
=-6.25m/s2
质点所受的力:F1=ma2=0.04×(-6.25)=-0.25N
②当x=-0.25m时,在一个周期内,,质点的速度:v3=-2.5sin
=
m/s,加速度:a3=-12.5cos
=6.25m/s2
所受的力:F2=ma3=0.04×6.25=0.25N
答:(1)初始位移是0,初始速度是2.5m/s;
(2)t=秒时的位移是
m,速度是-1.25m/s,加速度是
m/s2;
(3)质点的位移大小为振幅的一半处且向x轴正向运动的时刻,①当x=0.25m时,质点的速度是m/s,加速度是-6.25m/s2质点所受的力是-0.25N;②当x=-0.25m时,质点的速度是
m/s,加速度是6.25m/s2 所受的力 0.25N.
如图所示,沿波的传播方向上有质点1到质点13,已知相邻两个质点之间的距离相等.当波传到质点1时,质点1开始向上振动,当质点1振动了一个周期时波恰好传到质点13.则当波传到质点13时,下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:波向右传播,传到13质点时,此质点应该向上振动,由此得出传播到质点13时的波形图,如右图
质点4此时正位于波谷,有最大加速度,所以A正确;
质点7位于平衡位置,有最大速度,B正确;
质点5前面的点在它的下方,故质点5正在向下运动,C错误;
质点8前面的点在它下方,所以质点8正在向下运动,D正确.
故选:ABD.
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