- 简谐运动的描述
- 共4463题
一简谐运动的位移与时间的函数关系式为x=10sin(80πt+)cm,由此可以求出该运动的周期为______s,初相位为______.
正确答案
解析
解:简谐运动的位移与时间的函数关系式为x=10sin(80πt+)cm,式中ω=80πrad/s,初相位为
.则周期T=
=
=0.025s.
故答案为:(1)0.025,
对于波长的理解,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、根据波长的定义可知波动中,对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫波长.故A错误,B正确.
C、相邻的波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离等于波长.故C错误.
D、根据波长的定义可知波动中,对平衡位置的位移总是相等的任何两个相邻质点间的距离叫波长.故D正确.
故选:BD
如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的.物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A0,周期为T0.当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则A______A0(填“>”、“<”或“=”),T______T0(填“>”、“<”或“=”).
正确答案
<
<
解析
解:当物块向右通过平衡位置时a、b之间的粘胶脱开,a向右做减速运动,b向右匀速运动,弹簧振子总的机械能将减小,振幅减小,即有A<A0.
根据弹簧振子简谐运动的周期公式T=2,知,振子的质量减小,周期减小,则有T<T0.
故答案为:<,<
如图所示,现在用外力F压缩B并保持其静止,不计摩擦和空气阻力,设弹簧的劲度系数为k,在距离地面高H处的地方,把小球A以初速度v0=10m/s水平抛出,与此同时把球B由静止释放,已知球B在水平面上作周期为T的简谐运动,当A落地时,B恰好将弹簧压缩成最短,重力加速度g 取10m/s2,求:
(1)物体B振动时的振幅;
(2)H的高度;
(3)物体A落地时的速度.
正确答案
解析
解:(1)对物体B:设此时弹簧伸长即振幅A,则F=kA,
得振幅 A=
(2)物体B将弹簧压缩成最短经历时间为:t=nT(n=1、2…)
得H==
(n=1、2…)
(3)物体A落地时,
vx=v0
vy=gt=ngT (n=1,2…)
速度v为:
v==
(n=1,2…)
答:(1)物体B振动时的振幅为;
(2)H的高度为(n=1,2…);
(3)物体A落地时的速度为(n=1,2…).
劲度为k的轻弹簧上端固定一只质量为m的小球,向下压小球后释放,使小球开始作简谐运动.该过程弹簧对水平面的最大压力是1.6mg.求:
(1)小球作简谐运动的振幅A是多大?
(2)当小球运动到最高点时,小球对弹簧的弹力大小和方向如何?
正确答案
解析
解:(1)小球做简谐运动的平衡位置处,设弹簧压缩量为x0,由回复力为零可得:
kx0=mg…①
选小球和弹簧整体为研究对象,由弹簧对水平面的最大压力是1.6mg可知小球处于超重状态,设向上的加速度为a,故由牛顿第二定律得:
1.6mg-mg=ma…②
故有:a=0.6g…③
设此时弹簧压缩量为x1,则有:k(x1-x0)=ma…④
而由简谐运动情景得:A=x1-x0…⑤
故:A=…⑥
(2)设在最高点时小球对弹簧有压力,由简谐运动的对称性可得:
mg-F=ma…⑦
联立③⑥⑦可得:F=0.4mg,小球对弹簧产生拉力,方向向上.
答:(1)小球作简谐运动的振幅A是
(2)当小球运动到最高点时,小球对弹簧的弹力大小为0.4mg和方向向上
在水平方向上做简谐运动的弹簧振子由平衡位置向右运动,经过0.2s速度减为0.5m/s,再经过0.6s速度又变为0.5m/s,但方向向左.这个简谐运动的周期可能是( )
正确答案
解析
解:振子由平衡位置向右运动,经过0.2s速度减为0.5m/s,再经过0.6s速度又变为0.5m/s时,若振子还没有到达平衡位置,但方向向左,则振子的周期:
T==4×(0.2+
)=2s;
再经过0.6s速度又变为0.5m/s时,振子已经通过了平衡位置,则振子在0.6s的时间内从右侧运动都与其对称的左侧,经过了半个正确,所以其周期:
T=2t2=2×0.6=1.2s
故选:BC.
一做简谐振动的弹簧振子,振幅为A,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、弹簧振子做简谐振动,具有周期性,若△t=T,振子的位移大小相等,初、末两个位置关于平衡位置对称,振子所经过的路程一定是2A,故A正确,B错误;
C、D、弹簧振子做简谐振动,具有周期性,若△t=T,初、末两个位置关于平衡位置对称;
若速度不为零,两个速度一定是等大、反向的,即速度矢量不同;若两个速度均为零,则相同;
故CD均错误;
故选:A.
如图所示,在x0y平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,频率为2.5Hz.在t=0时,P点位于平衡位置,且速度方向向下,Q点位于平衡位置下方的最大位移处.已知PQ之间的距离为3.0m.则该横波可能的最大波长为______,最大波速为______.
正确答案
解析
解:在t=0时,P点位于平衡位置,且速度方向向下,Q点位于平衡位置下方的最大位移处,故PQ间距离为:d=(n+
)λ,故波长为:
λ==
m,当n=0时波长最大,为4m;
频率为2.5Hz,故最大速度为:
v=λf=4×2.5=10m/s
故答案为:4m,10m/s.
劲度系数为k的轻质弹簧,一端连接质量为2m的物块P(可视为质点),另一端悬挂在天花板上.静止时,P位于O点,此时给P一个竖直向下的速度v0,让P在竖直方向上做简谐运动,测得其振幅为A.当P某次经过最低点时突然断裂成质量均为m的两个小物块B和C,其中B仍与弹簧连接并做新的简谐运动,而C自由下落,求:
(1)B所做的简谐运动的振幅.
(2)B做简谐运动时经过O点时速率.
正确答案
解析
解:(1)P在O点时,弹簧伸长量△x=
B在最低点时,弹簧的伸长量△x1=A+△x
B的合力为零时,弹簧的伸长量△x2=
所以B做简谐运动的振幅A1=△x1-△x2=A+
(2)由能量守恒可知,P从O点运动到最低点的过程中有:
2mgA+=EP(EP为弹簧弹性势能增加量)
同理可知,B从最低点回到O点的过程中有:
EP=mgA+
解得:物块B经过O点时的速率v=
答:(1)B所做的简谐运动的振幅为A+.
(2)B做简谐运动时经过O点时速率为.
做简谐运动的物体经过A点时,加速度的大小是2m/s2,方向指向B;当它经过B点时,加速度大小是3m/s2,方向指向A点.若A、B之间的距离为10cm,则A到平衡位置的距离为______cm.
正确答案
4
解析
解:A、B、两点加速度方向相反,故二者位于平衡位置的两侧;
根据a=-即加速度大小与弹簧的形变量成正比.
由题=
,则
=
…①
又:XA+XB=10cm…②
联立得:XA=4cm
故答案为:4.
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