- 简谐运动的描述
- 共4463题
两个做简谐运动的单摆的摆长分别为l1和l2,它们的位移-时间图象如图中1和2所示,由此可知l1:l2等于( )
正确答案
解析
解:由图知,1和2两个单摆的周期之比为T1:T2=3:1.
由单摆的周期公式T=2得
l1:l2=:
=9:1
故选D
一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、B弹簧振子做简谐运动,先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,根据对称性可知M、N两点关于平衡位置对称,两点相对于平衡位置的位移大小相等、方向相反,根据F=-kx可知,回复力大小相等、方向相反,说明回复力相反,故AB错误;
C、M、N两点相对于平衡位置的位移大小相等,根据a=-分析可知加速度大小相等,故C正确;
D、从M点到N点,回复力先减小后增大,振子的加速度先减小后增大,所以振子先做变加速运动,后做变减速运动,故D错误.
故选:C.
如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子从a到b历时0.2s,振子经a、b两点时速度相同,若它从b再回到a的最短时间为0.4s,则该振子的振动频率为( )
正确答案
解析
解:由题,振子从a到b历时0.2s,振子经a、b两点时速度相同,则a、b两点关于平衡位置对称.振子从b再回到a的最短时间为0.4s,则振子b→c→b的时间是0.2s,根据对称性分析得知,振子从a→b→c→d→a的总时间为0.8s,即振子振动的周期为T=0.8s,频率为f==1.25Hz.
故选B
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.
如图所示,在xy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为1m/s,振幅为4cm,频率为2.5Hz,在t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,则距P为0.2m的Q点(见图)( )
正确答案
解析
解:已知简谐波的波速v=1m/s,频率f=2.5Hz,则周期为:
T==
=0.4s
波长为:
λ==
=0.4m
由题Q点距离P点为:x=0.2m=λ,两点的振动情况总是相反,t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,在0.1秒时P点经过平衡位置向下运动,则在0.1秒时,Q点经过平衡位置向上运动,位移为x=0,速度最大.在0到0.1秒时间内的路程Q点通过的路程等于一个振幅,即S=0.4m.
故选:B.
在1min内,甲振动30次,乙振动75次,则( )
正确答案
解析
解:A、C、在1min内,甲振动30次,故频率:f=;
周期为:T=;
故A错误,C正确;
B、D、在1min内,乙振动75次,故频率:f=;
周期为:T=;C正确,D错误
故选:BC.
如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2kg,在拉力F的作用下,由静止开始竖直向上做匀加速直线运动.一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉(其振幅可以变化,但频率保持不变)在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm.则拉力F的大小为( )(不计一切摩擦,g取10m/s2)
正确答案
解析
解:在力F作用下,玻璃板向上作匀加速运动,图示OC间曲线所反映出的是振动的音叉振动位移随时间变化的规律,其中直线OC代表音叉振动1.5个周期内玻璃板运动的位移,而OA、AB、BC间对应的时间均为半个周期,即t==
=
s=0.1s.根据匀加速直线运动的推论:在连续相等时间内的位移差等于恒量,即△x=aT2得:
设板竖直向上的加速度为a,则有:
sBA-sAO=aT2
即 sBO-sAO-sAO=aT2
可得 a==
=2m/s2.
由牛顿第二定律得
F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=2×(10+2)N=24N.
故选:B.
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