- 简谐运动的描述
- 共4463题
如图所示,小球(可视为质点)在光滑圆弧形斜槽中的最低点O点附近做机械振动,槽半径远大于球的运动弧线长.若从O点开始计时,经过3s小球第一次经过M点(如图所示);再继续运动,又经过2s它第二次经过M点;则该小球第三次经过M点还需的时间是( )
正确答案
解析
解:若振子开始运动的方向先向左,再向M点运动,运动路线如图1所示.
得到振动的周期为T=4s+4×s=
s,振子第三次通过M点需要经过的时间为t=T-2s=
s.
若振子开始运动的方向向右直接向M点运动,如图2,振动的周期为T=16s,振子第三次通过M点需要经过的时间为t=T-2s=14s.
故选:CD.
做简谐运动的物体,当它每次经过关于平衡位置对称的位置时,可能相同的物理量是( )
正确答案
解析
解:
A、物体经过关于平衡位置对称的位置时,位移大小相等,方向相反,所以位移不同,故A错误.
B、物体经过关于平衡位置对称的位置时,根据对称性可知,速度可能相同,故B正确.
C、由a=-,知位移大小相等、方向相反,则加速度也大小相等、方向相反,所以加速度不同,故C错误.
D、由F=-kx,知位移大小相等、方向相反,则回复力也大小相等、方向相反,所以回复力不同,故D错误.
故选:B.
如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子从a到b历时0.2s,振子经a、b两点时速度相同;若它从b再回到a的最短时间为0.4s,则该振子的振动频率为______Hz.
正确答案
1.25
解析
解:由题,振子从a到b历时0.2s,振子经a、b两点时速度相同,则a、b两点关于平衡位置对称.振子从b再回到a的最短时间为0.4s,则振子b→最大→b的时间是0.2s,根据对称性分析得知,振子从a→b→正最大→负最大→a的总时间为0.8s,即振子振动的周期为T=0.8s,频率为f==1.25Hz.
故答案为:1.25
(2016•闵行区一模)如图,A是半径为R的光滑圆弧轨道的最低点,B、C为可视为质点的两小球,将B放在A点正上方h处,将C放在离A点很近的轨道上,同时由静止释放B、C两球(忽略空气阻力).当B球下落到A点时恰好与C球相遇,h的最小值应为______;将C球向A点移动至原AC弧的中点,再次同时释放两球,仍当B球下落到A点时恰好与C球相遇,h的最小值将______(选填“减小”、“不变”或“增大”).
正确答案
不变
解析
解:C球沿光滑圆弧轨道做简谐运动(由于C放在离A点很近的轨道上,可认为摆角θ<5°).此振动与一个摆长为R的单摆振动模型相同,故此等效摆长为R,B球下落到A点时恰好与C球相遇,C球第1次经过A点就和B球相遇,时间最短,此时h有最小值
因此C球第1次到达A处的时间为:
B球做自由落体运动,下落到A点的时间为
两球相遇有:tB=tC
解得h=
将C球向A点移动至原AC弧的中点,C球依然做间谐运动,此振动动与一个摆长为R的单摆振动模型相同,故C球到A点的时间不变
再次同时释放两球,仍当B球下落到A点时恰好与C球相遇,h的最小值依然将不变.
故答案为:; 不变
一质点做简谐振动,从质点经过某一位置时开始计时,下列叙述中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、一个周期内有两次经过同一位置,故当质点下一次经过此位置时,经历的时间可能小于一个周期,也可能等于一个周期,故A错误;
B、一个周期内有两次速度大小和方向完全相同,故质点速度再次与零时刻速度相同时,时间可能为一个周期,也可能小于一个周期,故B错误;
C、当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时,即回到同一个位置;一个周期内有两次经过同一位置,经历的时间可能为一个周期,也可能小于一个周期,故C错误;
D、一个周期内有两次经过同一位置,故当质点质点的位移再次与零时刻的位移相同时,经历的时间可能小于一个周期,也可能等于一个周期,故D错误;
本题选择错误的,故选:ABCD
有一个弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的运动表达式为x=______m.
正确答案
0.008sin(4πt+)
解析
解:由题,t=0时刻具有负方向的最大加速度,根据a=-知,振子的初始位移是正向最大,则位移表达式x=Asin(ωt+φ0)中,φ0=
;
圆频率ω==
rad/s=4πrad/s,则位移表达式为 x=Asin(ωt+φ0)=0.8sin(4πt+
)(cm)=0.008sin(4πt+
)m.
故答案为:0.008sin(4πt+).
(多选)物体A做简谐运动的振动位移,xA=3sin(100t+)m,物体B做简谐运动的振动位移,xB=5sin(100t+
)m.比较A、B的运动( )
正确答案
解析
解:A、由两个质点位移的表达式读出:A的振幅为4cm,B的振幅为8cm.故A错误.
B、周期表示质点振动的快慢,没有方向,是标量.由解析式读出两个质点角速度均为ω=100rad/s,周期T==
=0.02πs.故B错误.
C、两振动的周期相同,则频率一定相同;故C正确;
A的相位是100t+,B的相位是100t+
,相位差:△Φ=(100t+
)-(100t+
)=
,所以A的相位始终超前B的相位
.故D正确.
故选:C.
一个弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、做简谐运动的弹簧振子,靠近平衡位置时,做变加速运动,速度增大,离开平衡位置时,做变减速运动,速度减小,所以振子通过平衡位置时,速度的大小最大;根据a=-,在最大位移处加速度最大;故A正确;
B、振子通过平衡位置时,速度最大,加速度最小,故B错误;
C、根据a=-,振子加速度方向与位移方向相反,故C正确;
D、振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同(两个方向),但根据a=-加速度一定相同,故D正确;
故选:ACD.
已知某个弹簧振子的固有频率为f,若在下述频率的驱动力作用下做受迫振动,振幅最大的是( )
正确答案
解析
解:当f=f0时,系统达到共振,振幅最大,
故f<f0时,随f的增大,振幅振大;
当f>f0时,随f的减小,驱动力的频率接近固有频率,故该振动系统的振幅增大;
系统的振动稳定后,系统的振动频率等于驱动力的频率,故振动频率等于f,故A正确,BCD错误;
故选:A.
一质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过A、B两点,历时1s,质点通过B点后再经过1s又第二次通过B点,在这两秒内质点通过的总路程为12cm.则质点( )
正确答案
解析
解:A、设简谐运动的平衡位置为O.质点先后以相同的速度通过A、B两点,说明A、B两点关于平衡位置O点对称,所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等.
那么从平衡位置O到B点的时间 t1=0.5s,
因过B点后质点再经过t=1s又第二次通过B点,根据对称性得知质点从B点到最大位置的时间 t2=0.5s,
因此,质点振动的周期是T=4×(t1+t2)=4×(0.5+0.5)s=4s.故A错误;
B、质点做简谐运动时,每个周期内通过的路程是4A,由于t=2s=T,质点通过的路程为2A,即2A=12cm,所以振幅A=6cm.故B错误;
C、由:.故C正确;
D、12s=3T,质点在3个周期内的路程是:S=3×4A=12×6cm=72cm.故D错误.
故选:C.
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