- 简谐运动的描述
- 共4463题
如图所示,在光滑水平面上有一弹簧振子,弹簧的劲度系数为k,开始振子被拉到平衡位置O的右侧A处,此时拉力大小为F.振子从静止释放后向左运动,经过时间t后第一次到达平衡位置O点处,此时振子的速度为v,在这个过程中振子的平均速度大小( )
正确答案
解析
解:C、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:
x=;
由于经过时间t后第一次到达平衡位置O处,所以这个过程中平均速度:
=
=
=
故C正确;
A、B、D、振子从A向O的运动是加速度不断减小的运动,作出vt图象,如图所示:
如果是虚线,位移为对应三角形的面积,平均速度为;
对于实线,位移小于虚线对应的面积,故平均速度小于;
故AB错误,D正确;
故选:CD.
一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm,周期是0.4s.该质点从平衡位置开始经过0.5s后,位移的大小和所通过的路程分别为( )
正确答案
解析
解:因为时间:t=0.5s=T=1
T,所以从平衡位置开始振动,经过0.5s,振子到达最大位移处,其位移大小为:x=A=4cm.
在0.5s内振子通过的路程为:S=1.25×4A=1.25×4×4cm=20cm
故选:B.
一简谐振子沿x轴振动,平衡位置在坐标原点.t=0时刻振子的位移x=-0.2m;t=s时刻x=0.2m;t=4s时刻x=0.2m.该振子的振幅和周期可能为( )
正确答案
解析
解:①如果振幅为0.2m,经过周期的整数倍,振子会回到原位置,知道s是周期的整数倍,经过
s振子运动到对称位置,可知,单摆的周期为
s,则
s为半个周期,则振幅为0.2m.
②可能振幅大于0.2m,则周期T=×2+(4-
)×2=8s.
当周期为s时,经过
s运动到与平衡位置对称的位置,振幅可以大于0.2m.故CD正确、AB错误.
故选:CD.
弹簧振子做简谐运动,t1时刻速度为v,t2时刻速度也为v,且方向相同.已知(t2-t1)小于周期T,则(t2-t1)(v≠0)( )
正确答案
解析
解:t1时刻速度为v,t2时刻也为v,且方向相同.则有这两位置关于平衡位置对称.由于(t2-t1)小于周期T,
A、当这两个位置靠近最大位移处时,且t1时刻速度方向指向平衡位置时,则有(t2-t1)可以大于,故A正确;
B、当这两个位置靠近平衡位置附近,且t1时刻速度方向指向平衡位置时,则有(t2-t1)可以小于,故B正确;
C、D、当这位置靠近平衡位置附近,且t1时刻速度方向指向最大位置时,则有(t2-t1)大于,由于两个时刻的速度相同,(t2-t1)不可能等于
,故C、D错误.
故选:AB.
弹簧振子作简谐运动,在平衡位置O两侧B、C间振动,当时间t=0时,振子位于B点(如图),若规定向右的方向为正方向,则下图中哪一个图象表示振子相对平衡位置位移随时间变化的关系.( )
正确答案
解析
解:简谐运动的位移是指相对平衡位置的位移,是从初位置到末位置的有向线段;
t=0时刻,位移为负的最大值;
简谐运动的位移随着时间按照正弦规律变化;
故选:A.
某质点做简谐运动,其偏离平衡位置的位移随时间变化的关系式为x=Acost,则( )
正确答案
解析
解:由表达式可知,该简谐运动的周期T==8s;作出对应的振动图象如图所示;
A、第1s末与第3s末的质点偏离平衡位置位移大小相等,方向相反;故A错误;
B、第3s末与第5s末质点偏离平衡位置的位移相同;故B正确;
C、第3s末与第5s末质点的速度方向相反;故C错误;
D、第3s末与第7s末质点的位移相反,加速度相反;故D错误;
故选:B.
A、B两个完全一样的弹簧振子,把A振子移到A的平衡位置右边10cm,把B振子移到B的平衡位置右边5cm,然后同时放手,那么( )
正确答案
解析
解:由题,把A振子移到A的平衡位置右边10cm,把B振子移到B的平衡位置右边5cm同时放手,两个振子同时开始做简谐运动,振幅分别为10cm和5cm,由于是完全相同的弹簧振子,它们振动的周期相同,所以A、B运动的方向总是相同的.
故选A
如图是某绳波形成过程的示意图,1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端.t=0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期,质点5开始运动.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、经过T时,质点1从平衡位置运动到波峰,此时质点5刚开始振动,由于后一个质点重复前一个质点的振动,由于质点1开始竖直向上振动,故质点6开始振动时也是竖直向上振动,故A错误;
B、经过t=质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点6在平衡位置上方,所以加速度的方向向下,故B错误;
C、t=时质点1振动到负的最大位移处,质点13开始振动,5~13之间的质点在平衡位置上方,9~13之间的质点处于“下坡路”上,振动方向都向上,故C正确;
D、t=T时质点17开始运动,D错误.
故选:C.
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.
一弹簧振子做简谐运动,周期为T,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、则在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置对平衡位置的位移大小相等,方向相同,所以这两时刻振子出现在同一个位置上,而每一个周期内,振子两次出现在同一个位置上.所以当速度方向相同时,则△t可以等于T的整数;当速度方向相反时,则△t不等于T的整数.故A错误;
B、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度大小相等,方向相反,则△t可能等于的整数倍,也可能大于
的整数倍,也可能小于
的整数倍,故B错误;
C、当△t=,则t和(t+△t)两时刻振子的位置有可能关于平衡位置对称,此时振子的位移大小之和不一定等于振幅,故C错误;
D、若△t=,则在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置关于平衡位置对称,所以这两时刻速度的大小一定相等.故D正确;
故选:D
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