- 简谐运动的描述
- 共4463题
(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+).
若做简谐运动的单摆的摆长不变,摆球的质量变为原来的2倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的,则该单摆( )
正确答案
解析
解:由单摆的周期公式T=2π可知,单摆摆长不变,则周期不变,频率不变;
摆球的质量变为原来的2倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的,由于振动过程中机械能守恒,故:
mgh=mv2
据此式可知,速度变小,高度减小,所以偏离平衡位置的最大距离变小,即振幅减小;
故选:C.
一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm,频率是2Hz.该质点从平衡位置开始经过1s时,位移的大小为______cm,所通过的路程为______.
正确答案
0
32
解析
解:振子振动的周期为:
T==0.5s
时间:
t=1s=2T
由于从平衡位置开始振动,经过2T,振子又回到平衡位置处,其位移大小为:0
在1s内振子通过的路程为:S=2×4A=2×4×4cm=32cm
故答案为:0,32.
如图所示,一个弹簧振子在光滑水平面内做简谐振动,O为平衡位置,AB为最大位移处,当振子在A点由静止开始振动,测得第二次经过平衡位置所用时间为t,则弹簧振子的振动周期为______;若在O点正上方h的C处有一个小球,在振子从A点开始振动的同时自由下落,它们恰好到O点处相碰,则h的值可能为______.
正确答案
(K=0、1、2、3…)
解析
解:据题意,弹簧振子由A点从静止开始振动到第二次经过平衡位置所用时间为t秒,则有:
T=t
得到:T=t
当振子与小球恰好到O点处相碰时,振子运动的时间为:
t0=(2K+1),K=(0、1、2、3…)
则小球所在C点距水平面的高度h是:
h=gt02=
(K=0、1、2、3…)
故答案为:,
(K=0、1、2、3…).
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.
某振动系统的固有频率为f0,在周期性驱动力作用下做受迫振动,驱动力的频率为f,若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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,故A错误;
B、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,随f增大而减小,故B正确;
C、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C错误,D正确;
故选:BD.
做简谐运动的物体在通过平衡位置时,下列物理量中达到最大值的是( )
正确答案
解析
解:A、简谐运动的平衡位置时,速度最大,故A正确.
B、简谐运动的振幅是不变的.故B错误.
C、D物体在通过平衡位置时位移为零,则由x=-知,加速度为零.故C、D错误.
故选A
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