- 简谐运动的描述
- 共4463题
一个做简谐运动的质点,先后以相同的速度通过a、b两点历时0.1s,再经过0.1s质点第二次(反向)通过b点.若质点在这0.2s内经过的路程是8cm,则此简谐运动的周期为______s,振幅为______cm.
正确答案
0.4
4
解析
解:简谐运动的质点,先后以同样大小的速度通过a、b两点,则可判定这两点关于平衡位置O点对称,所以质点由a到O时间与由O到b的时间相等.
由于再经过0.1s质点第二次(反向)通过b点,说明开始时,由a向0运动的过程中,运动的方向是a指向0点,所以该过程恰好是半个周期,则此简谐运动的周期为T=2(t1+t2)=2×(0.1+0.1)=0.4s;
质点在半个周期内的位移是2倍在振幅,所以该振动的振幅是:A=×8cm=4cm
故答案为:0.4,4
一质点沿直线做简谐运动,相继通过距离为16cm的两点A和B,历时1s,并且在A、B两点处具有相同的速率,再经过1s,质点第二次通过B点,该质点运动的周期和振幅分别为( )
正确答案
解析
解: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.
假设质点首先向最大位移处运动,然后再经过B点,则定有tAB>tBB(设两次经过B的时间为tBB),这与题意不符,故不可能.因此质点必定首先向平衡位置移动,然后再向B点移动,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.
故知,周期为T=4(0.5+0.5)s=4s
由于质点位移与时间的关系式:y=Asinωt.
从平衡位置计时,则有:8=Asinωt=Asin
解得:A=8cm
故选:D
如图所示,有一竖直悬挂的弹簧振子,在小球质量不变的前提下,当弹簧的劲度系数为56N/m时,发现弹簧振子在10s内振动了15次;当弹簧的劲度系数为400N/m时,发现弹簧振子在15s内振动了60次;若发现弹簧振子在10s内振动了20次,则弹簧的劲度系数最接近( )
正确答案
解析
解:据题可知,三种情况的周期分别为:=
、
、
s;
当弹簧的劲度系数变大时,据数据可知,振子的周期变小,即周期与劲度系数的关系式是减函数.
由于第三种情况的周期大小在前两种情况的周期之间,所以此种情况的劲度系数在56N/m和400N/m之间.故ACD错误,B正确.
故选:B.
一弹簧振子作简谐振动,周期为T,则( )
正确答案
解析
解:A、t时刻和(t+△t)时刻的位移大小相等,方向相同,表示质点经过同一位置,经过的时间△t不一定等于T的整数倍.故A错误;
B、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,表示两个位置关于平衡位置对称,故B错误;
C、若△t=T,则在t时刻和(t+△t)时刻振子运动的位移、速度均相同,故加速度a=-也相同,故C正确;
D、若△t=,质点位移大小相等,方向相反,但弹簧长度不相等.故D错误;
故选C.
一个在水平方向做简谐运动的质点,振幅为5cm,周期为2s,该质点从平衡位置开始经过258s,它对平衡位置的位移大小为( )
正确答案
解析
解:质点在水平方向做简谐运动,周期为2s,质点从平衡位置开始经过258s,由于258s=129倍的周期,即质点完成了129倍的全振动,故物体仍然在平衡位置,位移为零;
故选A.
做简谐运动的物体,全振动30次用了24s,则它的周期和频率分别为( )
正确答案
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=s,
又振动频率和周期互倒数关系,所以频率f=Hz.
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4s,质点通过B点后再经过2s又第二次通过B点,在这6s内,质点通过的总路程为16cm,则质点的振动周期和振幅分别为( )
正确答案
解析
解: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=2s,
因过B点后质点再经过t=2s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=1s,
因此,质点振动的周期是T=4×(t1+t2)=4×(2+1)s=12s.
质点做简谐运动时,每个周期内通过的路程是4A,由于t=6s=T,质点通过的路程为2A,即2A=16cm,所以振幅A=8cm.
故选:B.
弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时( )
正确答案
解析
解:A、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,势能最小,动能最大,故速度最大,故A正确;
B、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,根据F=-kx,回复力为零,故B错误;
C、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,根据a=-,加速度为零,故C错误;
D、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,最小,故D错误;
故选:A.
如图所示,A、B两物体的质量都为m,拉A物体的细线与水 平方向的夹角为30°时处于静止状态,不考虑摩擦力,设弹簧的劲度系数为k.若悬线突然断开后,A在水平面上做周期为T的简谐运动,当B落地时,A恰好将弹簧压缩到最短,求:
(1)A振动时的振幅;
(2)B落地时的速度.
正确答案
解析
解:(1)线断前,线的拉力F=mg,
设此时弹簧伸长为x0,
Fcos30°=kx0,得x0=.
线断后,在弹力作用下,A做简谐运动的振幅为
A=x0=.
(2)A将弹簧压缩到最短经历的时间为
t=(+n)T(n=0,1,2…),
在t时间末B落地,速度v为
v=gt=gT(n=0,1,2…).
答:(1) (2)
gT (n=0,1,2…)
做简谐运动的质点在通过平衡位置时,在下列物理量中,具有最大值的是( )
正确答案
解析
解:做简谐运动的质点,当它通过平衡位置时位移为零,根据简谐运动中的回复力F=-kx,则知回复力等于0;由加速度与位移关系:a=-,则知加速度为0.
质点通过平衡位置时速度最大;故C正确,ABD错误.
故选:C.
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