- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图所示,两木块叠放在光滑水平面上,上面木块的质量为M,下面木块的质量为m,两木块间的最大静摩擦力为f.下面的木块和竖直墙间连有劲度系数为k的轻质弹簧.如果两木块在运动过程中不发生相对运动.
(1)试证明M做简谐运动.
(2)求该系统允许振动振幅的最大值.
正确答案
解析
解:(1)对整体,受重力、支持力和弹簧的弹力,合力:
F=kx 与位移相反
故整体做简谐运动,故M也做简谐运动;
(2)当达到最大位移时,两个物体间的静摩擦力达到最大值,根据牛顿第二定律,有:
对M:f=Ma
对整体:kA=(M+m)a
联立解得:
A=
答:(1)证明如上.
(2)该系统允许振动振幅的最大值为.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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A错误;
B、弹簧振子振动过程中,速度增大时,向平衡位置运动,则回复力减小,那么加速度一定减小.故B正确;
C、声波与观察者相互接近时,波源发出的声波的频率不变,而接收频率会升高.故C错误;
D、由波长、波速和频率的关系v=λf可知,频率不变时,波速与波长成正比,故D错误.
故选:B.
振动周期为T、振幅为A、位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动.该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:ABC、波在传播过程中无能量损失,各振动质点的振动周期、振幅,则知质点p振动的振幅一定为A,周期一定为T,但p质点的振动速度与波传播的速度无关,速度的最大值不一定是v.故AC错误,B正确;
D、据波的传播特点可知,各质点的起振方向与波源的起振方向相同,并不取决于离波源的距离,故D错误.
故选:B.
卡车在水平路面上行驶,货物随车厢底板上下振动而不脱离底板,设货物做简谐运动,则货物对车厢底板压力最小的时刻是( )
正确答案
解析
解:简谐运动中,加速度a=-;当加速度向下时物体处于失重状态,对支撑物的压力小于重力;在最高点,加速度向下且最大,故对支撑物的压力最小;
故选:C.
光滑的水平面叠放有质量分别为m和
的两木块,下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图所示.已知两木块之间的最大静摩擦力为Ff,为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动,质量为
的木块做简谐振动的回复力由______力提供,系统的最大振幅为______.
正确答案
静摩擦力
解析
解:两个木块组成的系统一起做简谐运动时,两者之间存在相对运动趋势,产生静摩擦力,由质量为m的木块对质量为的木块的静摩擦力提供回复力.
当两木块之间的静摩擦力达到最大时,系统的振幅达到最大,设为A.根据牛顿第二定律得
对的木块:Ff=
①
对整体:kA=(m+)am ②
由①②得到,A=
故答案为:静摩擦力,
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