- 简谐运动的描述
- 共4463题
做简谐振动的物体,若在某两个时刻的位移相同,则物体在这两个时刻相同的物理量有( )
正确答案
解析
解:物体在两个时刻的位移相同,知位置相同,可知回复力相同,根据牛顿第二定律知,加速度相同,速度的大小相等,方向不一定相同,所以动能相同.故A、C、D正确,B错误.
故选:ACD.
质点在O点附近做简谐运动,由O点开始计时,质点第一次到达O点附近的M点需时6s,又经过4s再一次通过M点,则质点第三次通过M点还要经过______s.
正确答案
28或
解析
解:如图,假设弹簧振子在水平方向BC之间振动,如图1,若振子开始先向左振动,振子的振动周期为T=4×(6+)s=32s,则振子第三次通过M点还要经过的时间是t=32s-4s=28s.
如图2,若振子开始先向右振动,振子的振动周期为T=2×4s+×4s=
s,则振子第三次通过M点还要经过的时间是t=4s+
×4s=
s.
故答案为:28s或s.
质点做简谐运动,从某位置开始经过3s又回到该位置,再经过4s质点离平衡位置的距离和原来相同,则它的周期可能为多大?
正确答案
解析
解:质点某位置开始经过3s又回到该位置,有两种情况:1.先向平衡位置运动,经过3s又回到该位置;2.先向最大位移处运动,经过3s又回到该位置.
第一种:运动的轨迹分别如图1和图2,由于先向平衡位置运动,经过3s又回到该位置,所以;振子返回A点后,接着向最大位移处运动,再返回,到达负方向的最大位移处后返回离平衡位置的距离和原来相同的B点;结合图1图2可知,在前7s的时间内振子经历的路程是3A,即7s=
T,所以:T=
s.
第二种:运动的轨迹如图3和图4,先向最大位移处运动,经过3s又回到该位置,所以,此后的运动又有两种可能的情况:
(Ⅰ)从A直接到达离平衡位置的距离和原来相同的B点,如图3.该种情况下,在7s的时间内振子共经历T,所以:T=7s×2=14s;
(Ⅱ)从A先到达对侧的最大位移处,然后返回离平衡位置的距离和原来相同的B点.由图4可知,该种情况下,振子在随后的4s的时间内振子运动的时间是T,所以:T=4s×2=8s.
答:振子的周期可能是s、14s或8s.
如图所示,如果从t=0时刻弹簧振子恰好从a点起动,后经过b点再到a点,且经过a、b两点时动量相同,从a到b经历的时间为0.2s,从b点再回到a的最短时间为0.3s,则这振子的周期是______s.若从t=0时刻开始计时,此振子在运动中速度达到最大值的时间是______s.如从a到b的方向为正,振子位移为+A的时间为______s.
正确答案
0.6
(0.1+0.3n)
(0.25+0.6n)
解析
解:振子从a到b经历的时间为0.2s,从b点再回到a的最短时间为0.3s,说明从b点向右到最右端的时间为0.05s,故从O到最右端的时间为0.15s,故周期为4×0.15s=0.6s;
振子在平衡位置的速度最大,若从t=0时刻开始计时,此振子在运动中速度达到最大值的时间是:t=(0.1+0.3n)s;
如从a到b的方向为正,振子位移为+A的时间为:t=(0.25+0.6n)s
故答案为:0.6;(0.1+0.3n);(0.25+0.6n).
如图所示,一弹簧振子在B、C间做简谐运动,O为平衡位置,BC间距离为10cm,从B运动到C的最短时间为1s,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、从B到C振子通过路程是2A,不是一次全振动.故A错误.
B、从B运动到C的最短时间为1s为半个周期,则周期为2s.振幅A=5cm.故B正确.
C、经过两次全振动,振子通过的路程是S=8A=40cm.故C错误.
D、由图分析可知,振子从B点开始,经3s位移是10cm.故D错误.
故选B
物体做简谐运动,在24s内共完成了30次全振动,它振动的周期是______s,振动的频率是______ Hz.
正确答案
0.8
1.25
解析
解:简谐振动一次全振动的时间为同期,由题意有简谐振动的周期T==
,又振动频率和周期互倒数关系,所以频率f=
.
故答案为:0.8s,1.25.
如图所示,在光滑水平面上有一弹簧振子,劲度系数为k,开始时,振子被拉到平衡位置O右侧的某处,此时拉力为F,然后轻轻释放振子,振子从初速度为零的状态开始向左运动,经过时间t到达平衡位置O处,此时振子的速度为v,则在该过程中,振子的平均速度为( )
正确答案
解析
解:根据胡克定律,振子被拉到平衡位置O的右侧A处,此时拉力大小为F,则OA的位移为:x=;
由于经过时间t后第一次到达平衡位置O处,所以这个过程中位移的x,时间为t,故:
平均速度为:=
=
,故D正确,ABC错误;
故选D.
某简谐运动的位移与时间关系表示为:x=0.1sin(100πt+) cm,由此可知该振动的振幅是______cm,频率是______Hz,零时刻振动物体的初相位为______.
正确答案
0.1
50
解析
解:据题简谐运动的位移与时间关系为:x=0.1sin(100πt+)cm;
根据简谐运动的表达式为x=Asin(ωt+φ),知:
振幅为:A=0.1cm;圆频率为:ω=100πrad/s,则由ω=2πf得:频率f=Hz=50Hz,初相位为
故答案为:0.1,50,.
一列横波沿一直线传播,某时刻直线上相距d的A.B两点均在平衡位置,且A、B间只有一个波峰,此时A点正好向上振动.若传播方向是B→A,如图所示,经时间t,质点B恰好第一次到达波峰位置,该波的波速可能等于( )
正确答案
解析
解:作出通过距离为d的A、B两质点满足题设条件的波形,如下图中的(a)、(b)两种情况,B质点的运动方向已在图中标出.
在图(a)中,由图可知,λ=2d;
而B质点第一次到达波峰的时间:t=,得:T=
t;
波速为:v==
=
;
在图(b)中,λ=d,T=4t,则波速 v==
故选:BD
如图所示,倾角为θ、光滑的斜面体固定在水平面上,底端有垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻质弹簧,下端拴接着质量为M的物体B,上端放着质量为m的物体P(P与弹簧不拴接).现沿斜面向下压P一段距离释放,它就沿斜面上下做简谐运动,振动过程中,P始终没有离开弹簧.试求:
(1)P振动的振幅的最大值;
(2)P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力.
正确答案
解析
解:(1)P若做简谐振动,则P位于平衡位置时,沿斜面方向受到的合外力等于0,而P沿斜面的方向上有重力的分力和弹簧的弹力,可知二者大小相等,方向相反,即:k△x=mgsinθ
所以:
由题意,P向上到达的最高点的位置时,弹簧的长度恰好等于原长是P仍然能做简谐振动的最高点,所以P的最大振幅:A=
(2)P以增大振幅振动时,由简谐振动的特点可知,P到达最低点时,弹簧的压缩量△x′=2x.
以B为研究对象,则B受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和弹簧沿斜面向下的压力,沿斜面的方向:
Nmax=Mgsinθ+k•△x′
联立得:Nmax=Mgsinθ+2mgsinθ
答:(1)P振动的振幅的最大值是;
(2)P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力是Mgsinθ+2mgsinθ.
扫码查看完整答案与解析