- 简谐运动的回复力和能量
- 共867题
如图所示,一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻弹簧,左端固定,右端与质量为m、带电荷量为+q的小球相连,静止在光滑、绝缘的水平面上.在施加一个场强为E、方向水平向右的匀强电场后,小球开始做简谐运动.那么( )
正确答案
解析
解:
A、小球运动过程中,电场力和弹簧弹力都要做功,故对于弹簧和小球组成的系统,电势能和弹性势能以及动能的总量守恒,故A错误;
B、小球做简谐运动,振幅等于偏离平衡位置的最大距离,在平衡位置,有
kA=qE
解得振幅 A=,故B错误.
C、小球到达最右端时,弹簧的形变量为2倍振幅,即2A=,故C正确;
C、小球运动过程中有电场力做功,故机械能不守恒,故D错误;
故选:C.
如图所示的弹簧振子以O为平衡位置,在AB之间做简谐运动.如果不计一切摩擦,当振子通过______点时,振子受到的回复力为零,当振子到达A点时,振子的加速度______(选填“最大”或“最小”),振子在振动过程中,机械能总量______(选填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
O
最大
不变
解析
解:根据F=-kx可知,当振子通过O点时,振子受到的回复力为零,当振子到达A点时,振子的加速度最大,速度为零,振子在振动过程中,只有弹簧弹力做功,机械能总量不变.
故答案为:O,最大,不变
某同学设计了一个测量物体质量的装置,如图所示,其中P是光滑水平面,A是质量为M的带夹子的已知质量金属块,Q是待测质量的物体(可以被A上的夹子固定).已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为T=2π
(数量级为100s),其中m是振子的质量,K是与弹簧的劲度系数有关的常数.
(1)为了达到实验目的还需要提供的实验器材是:______;
(2)写出所需测量的物理量(用字母表示),并简要地写出测量方法:①______;②______;
(3)用所测物理量和已知物理量求解待测物体质量的计算式为:m=______或______.
正确答案
秒表
不放Q时用秒表测出振子振动n次的时间t1(或者测出振子的周期T1)
将Q固定在A上,用秒表测出振子振动n次的时间t2(或者测出振子的周期T2)
解析
解:(1)测量时间要用秒表;
(2)根据弹簧振子做简谐运动的周期公式:m=
从公式中可以看出,物体的质量与振子的震动周期有关,故需要测量它的振动周期.测量方法及所需测量的物理量:
①不放Q时用秒表测出振子振动20次(或50次)的时间t1,(或测出振子的周期T1),
②将Q固定在A上,用秒表测出振子振动20次(或50次)的时间t2,(或测出振子的周期T2)
(3)两次测量对应的公式:
M= ①
M+m= ②
联立①②式,解得:m==
;
故答案为:(1)秒表;
(2)①不放Q时用秒表测出振子振动n次的时间t1(或者测出振子的周期T1);
②将Q固定在A上,用秒表测出振子振动n次的时间t2(或者测出振子的周期T2);
(3) 或
.
关于简谐运动的回复力,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:简谐运动的回复力与质点偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,即F=-kx.则回复力的大小和方向都在改变,是变力.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
对于做简谐运动的物体,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、水平方向的弹簧振子的回复力由弹簧的弹力提供,竖直方向的弹簧振子的回复力由振子的合力提供,故A错误.
B、单摆的回复力由重力沿圆弧切线的分力提供,故B正确.
C、在平衡位置时,物体受到的合力不一定为零,比如弹簧振子在平衡位置时合力为零,而单摆在平衡位置时合力不为零,故C错误.
D、振动中回复力方向总是指向平衡位置,当振子向平衡位置运动时,回复力做正功.故D错误.
故选:B.
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