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单选题

一个做简谐运动的弹簧振子,振幅为A,设振子第一次从平衡位置运动到x=$\frac {A}{2}$处所经最短时间为t$_1$,第一次从最大正位移处运动到x=$\frac {A}{2}$处所经最短时间为t$_2$,关于t$_1$与t$_2$,以下说法正确的是(  )

A
t$_1$=t$_2$
B
t$_1$<t$_2$
C
t$_1$>t$_2$
D
无法判断

题目答案

B

答案解析

分析:

做简谐运动的弹簧振子做变加速运动,振子远离平衡位置时速度减小,相反靠近平衡位置时速度增大,根据振子的运动情况分析确定时间关系.

解答:

解:根据振子远离平衡位置时速度减小,靠近平衡位置时速度增大可知,振子第一次从平衡位置运动到x=$\frac {1}{2}$A处的平均速度大于第一次从最大正位移处运动到x=$\frac {1}{2}$A处的平均速度,而路程相等,说明t$_1$<t$_2$.

故选:B.

点评:

解答本题关键要理解并掌握振子的运动情况,也可以通过作振动图象进行分析.

举一反三
单选题

一弹簧振子做简谐运动,周期为T(  )

A
若t时刻和(t+△t)时刻振子位移大小相等、方向相同,则△t一定等于T的整数倍
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一定等于$\frac {T}{2}$的整数倍
C
若△t=$\frac {T}{2}$,则在t时刻和(t+△t)时刻振子运动的加速度大小一定相等
D
若△t=$\frac {T}{2}$,则在t时刻和(t+△t)时刻弹簧的长度一定相等

题目答案

C

答案解析

分析:

做简谐运动的弹簧振子,振子的位移是指振子离开平衡位置的位移,从平衡位置指向振子所在的位置,通过同一位置,位移总是相同.速率相同,但速度有两种方向,可能不同.加速度与位移的关系是a=-$\frac {kx}{m}$.

解答:

解:

A、在t时刻和(t+△t)时刻振子的位移大小相等,方向相同,所以这两时刻振子通过同一个位置,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$\frac {T}{2}$的整数倍,也可能大于$\frac {T}{2}$的整数倍,也可能小于$\frac {T}{2}$的整数倍,故B错误;

C、D、当△t=$\frac {T}{2}$,则在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置关于平衡位置对称或经过平衡位置,所以这两时刻位移的大小一定相等,由a=-$\frac {kx}{m}$可知加速度大小一定相等.但弹簧的状态不一定相同,则长度不一定相等,故C正确,D错误;

故选:C

点评:

本题考查对简谐运动物理量及其变化的理解程度,可通过过程分析理解掌握.简谐运动中速度与加速度的大小变化情况是相反.也可以作出振动图象进行分析.

单选题

弹簧振子作简谐运动,t$_1$时刻速度为v,t$_2$时刻也为v,且方向相同.已知(t$_2$-t$_1$)小于周期T,则(t$_2$-t$_1$)(  )

A
可能大于四分之一周期
B
一定小于四分之一周期
C
一定小于二分之一周期
D
可能等于二分之一周期

题目答案

A

答案解析

分析:

弹簧振子作简谐运动时,加速度方向与位移方向总是相反.当振子离开平衡位置时,速度与位移方向相同,当振子靠近平衡位置时,速度与位移方向相反.振子通过平衡位置时,速度最大,加速度为零.振子在不同位置,速度相同,则由对称性可知,这两位置关于平衡位置对称.

解答:

解:t$_1$时刻速度为v,t$_2$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(t$_2$-t$_1$)小于周期T,

A、当这位置靠近最大位置附近,且t$_1$时刻速度方向指向平衡位置时,则有(t$_2$-t$_1$)大于四分之一周期,故A正确;

B、当这位置靠近平衡位置附近,且t$_1$时刻速度方向指向平衡位置时,则有(t$_2$-t$_1$)小于四分之一周期,但不是一定故B错误;

C、当这位置靠近平衡位置附近,且t$_1$时刻速度方向指向最大位置时,则有(t$_2$-t$_1$)大于二分之一周期,故C错误;

D、当这位置靠近平衡位置附近,且t$_1$时刻速度方向指向最大位置时,则有(t$_2$-t$_1$)大于二分之一周期,不可能等于二分之一周期,故D错误;

故选:A.

点评:

此题中振子每次通过同一位置时,加速度、回复力、位移、动能、势能都相同.同时利用简谐运动的对称性.基础题

单选题

下列说法正确的是(  )

A
物体完成一次全振动,通过的移位是4个振幅
B
物体在$\frac {1}{4}$个周期内,通过的路程是1个振幅
C
物体在一个周期内,通过的路程是4个振幅
D
物体在$\frac {3}{4}$个周期内,通过的路程是3个振幅

题目答案

C

答案解析

分析:

物体完成一次全振动,通过的路程是4个振幅,位移为零.在半个周期内通过的路程是2个振幅,但在$\frac {1}{4}$个周期内,通过的路程不一定是1个振幅,在$\frac {3}{4}$个周期内,通过的路程不一定是3个振幅,与起点的位置有关.

解答:

解:A、物体完成一次全振动,回到原来的位置,通过的位移为零,故A错误.

B、物体在$\frac {1}{4}$个周期内,通过的路程不一定是1个振幅,与物体的起点位置有关,只有当物体从平衡位置或最大位移处出发时,在$\frac {1}{4}$个周期内,通过的路程才是1个振幅,故B错误.

C、根据对称性可知,物体在一个周期内,通过的路程是4个振幅,故C正确.

D、物体在$\frac {3}{4}$个周期内,通过的路程不一定是3个振幅,还与物体的起点位置有关,只有当物体从平衡位置或最大位移处出发时,在$\frac {3}{4}$个周期内,通过的路程才是3个振幅,故D错误.

故选:C.

点评:

对于振动的路程,可结合振动的周期性和对称性理解,要注意观察的起点,有些结论不是普遍成立的.

单选题

有一弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是(  )

A
x=8×10_sin(4πt+$\frac {π}{2}$)m
B
x=8×10_sin(4πt-$\frac {π}{2}$)m
C
x=8×10_sin(πt+$\frac {3π}{2}$)m
D
x=8×10_sin($\frac {π}{4}$t+$\frac {π}{2}$)m

题目答案

A

答案解析

分析:

t=0时刻具有负方向的最大加速度,说明振子的位移是正向最大.由周期求出圆频率ω,即可由x=Asin(ωt+φ_0)求出简谐振动方程.

解答:

解:由题,t=0时刻具有负方向的最大加速度,根据a=-$\frac {kx}{m}$知,振子的初始位移是正向最大,则位移表达式x=Asin(ωt+φ_0)中,φ_0=$\frac {π}{2}$;

圆频率ω=$\frac {2π}{T}$=$\frac {2π}{0.5}$rad/s=4πrad/s,则位移表达式为 x=Asin(ωt+φ_0)=0.8sin(4πt+$\frac {π}{2}$)(cm)=0.008sin(4πt+$\frac {π}{2}$)m.

故选:A.

点评:

书写简谐运动方程时,关键要确定三个要素:振幅A、圆频率ω和初相位φ_0.

单选题

有一弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有正方向的最大位移,则它的振动方程是(  )

A
x=8×10_sin(4πt+$\frac {π}{2}$)m
B
x=8×10_sin(4πt-$\frac {π}{2}$)m
C
x=8×10_sin(πt+$\frac {3π}{2}$)m
D
x=8×10_sin($\frac {π}{4}$t+$\frac {π}{2}$)m

题目答案

A

答案解析

分析:

t=0时刻振子的位移是正向最大.由周期求出圆频率ω,即可由x=Asin(ωt+φ_0)求出简谐振动方程.

解答:

解:周期为0.5s,则角速度为:ω=$\frac {2π}{T}$=$\frac {2π}{0.5}$rad/s=4πrad/s

振子的初始位移是正向最大,则位移表达式x=Asin(ωt+φ_0)中,φ_0=$\frac {π}{2}$;

则位移表达式为 x=Asin(ωt+φ_0)=0.8sin(4πt+$\frac {π}{2}$)(cm)=8×10_sin(4πt+$\frac {π}{2}$)m.

故A正确,BCD错误,

故选:A.

点评:

书写简谐运动的方程,关键要抓住三个要素:振幅、圆频率和初相位.

单选题

弹簧振子作简谐运动的频率是0.5Hz,在t=0时正好从平衡位置向右运动,则当t=3.2s时,振子(  )

A
正向右作减速运动,加速度正在增大
B
正向左作加速运动,加速度正在减小
C
正向左作减速运动,加速度正在增大
D
正向右作加速运动,加速度正在减小

题目答案

C

答案解析

分析:

弹簧振子做简谐运动,弹簧的弹力为回复力,根据牛顿第二定律判断加速度的变化,根据加速度方向与速度方向的关系判断速度的变化.

解答:

解:振子的周期是2s,当t=3.2s时,减去一个周期,即为1.2s,而1s<1.2s<1.5s;因此振子正向左,作减速运动,且加速度在增大,故C正确,ABD错误;

故选C.

点评:

要掌握弹簧振子的运动过程,同时还可知道弹簧振子在运动过程中,速度、加速度、位移、回复力、动能、势能如何变化.

单选题

如图所示,一轻质弹簧一端固定,另一端与物体A相连接并使A在光滑水平面上做简谐运动,当A到达最大位移处时,把物块B由静止放置在A上面,此后A、B保持相对静止,共同做简谐运动,下列说法正确的是(  )

A
振幅将比原来小
B
经过平衡位置的速度大小和原来相等
C
振子由最大位移处回到平衡位置所用时间和原来相同
D
A对B的静摩擦力大小与弹簧形变量成正比

题目答案

D

答案解析

分析:

放上B物体后,以AB整体,由牛顿第二定律可知加速度的变化,进面得出AB间的最大静摩擦力的变化.

解答:

解:A、因为弹簧的形变量不变,故AB一起运动的振幅不变,故A错误;

B、因整体的质量增大,整体的加速度小于原来的加速度,故物体回到平衡位置时的速度大小比原来小,故B错误;

C、因整体的加速度减小,故周期变长,故C错误;

D、形变量越大,则整体受力越大,则整体的加速度越大,则对B分析可知,B受到合外力增大,而B的合外力由摩擦力提供,即f=ma故A对B的静摩擦力大小与弹簧形变量成正比;故D正确;

故选:D.

点评:

本题考查简谐运动的回复力关系,要注意分别对整体和B受力分析,由牛顿第二定律进行分析即可解决.

单选题

一个做简谐运动的物体,每次有相同的速度时,下列说法正确的是(  )

A
具有相同的加速度
B
具有相同的势能
C
具有相同的回复力
D
具有相同的位移

题目答案

B

答案解析

分析:

物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律(即它的振动图象是一条正弦曲线)的振动叫简谐运动.其运动具有对称性.

解答:

解:简谐运动的振动图象是一条正弦曲线,如图:



一个做简谐运动的物体,每次有相同的速度时,所处的位置可以是相同位置如图中的1、2两时刻,也可以是关于平衡位置对称的位置如图中2、3两时刻.

A、根据简谐运动的特征:a=-$\frac {kx}{m}$,若物体两次通过同一位置,则位移一定相同,加速度也一定相同.但如果是处于对称的位置,则位移方向不同,故加速度的方向不同,所以AD错误.

B、势能是标量,经过同一位置时或者关于平衡位置对称的位置,弹簧形变量相同故弹性势能相同,即势能相同,故B正确;

C、力时矢量,每次有相同的速度时,所处的位置如果是关于平衡位置对称的位置,则回复力的方向相反,故C错误.

故选:B.

点评:

一个做简谐运动的物体,每次有相同的速度时,所处的位置可以是相同位置也可以是关于平衡位置对称的位置.

单选题

如图所示是一个水平弹簧振子作简谐运动的振动图线,弹簧振子在t$_1$时刻与t$_2$时刻,以下哪个物理量相同(  )

A
位移
B
加速度
C
速度
D
回复力

题目答案

C

答案解析

分析:

由振动图象直接读出质点的位移,确定位置关系.根据加速度、回复力大小与位移大小成正比,方向与位移相反,判断加速度、回复力关系.根据质点的位置关系和速度方向关系判断速度关系.

解答:

解:ABD、由振动图象看出,在t$_1$和t$_2$时刻,振子的位移大小,方向相反,则根据简谐运动的特征a=-$\frac {kx}{m}$和F=-kx可知,加速度、回复力大小相等、方向相反,所以两个时刻位移、回复力和加速度都不同.故ABD错误.

C、两个时刻位移大小,方向相反,物体的位置关于平衡位置对称,速度大小相等,由图读出,两个时刻物体的速度方向均负方向,方向相同,则两个时刻物体的速度相同.故C正确.

故选:C

点评:

由振动图象读出位移、速度、加速度的方向及大小的变化情况,是应具有的基本功.

单选题

如图一个铁球从竖立在地面的轻弹簧正上方某处自由s落,接触弹簧并将弹簧压缩,在压缩的全过程中,弹簧均为弹性形变,那么当弹簧压缩量最大时(  )

A
球所受合力最大,但不一定大于重力值
B
球的加速度最大,且一定大于重力加速度值
C
球的加速度最大,有可能等于重力加速度值
D
球所受弹力最大,该弹力大于1倍重力值小于2倍重力值

题目答案

B

答案解析

分析:

小球与弹簧接触后,弹簧对小球的弹力和小球重力的合力与偏离平衡位置的位移成正比,为简谐运动,根据简谐运动的对称性进行判断.

解答:

解:A、口、C、小球与弹簧接触后做简谐运动,小球刚与弹簧接触时,只受重力,加速度为1,向下运动$\frac {m1}{k}$到平衡位置时,合力减为零,速度最大,再向下运动$\frac {m1}{k}$时,速度减小到刚与弹簧接触时相等,加速度增加到1,故当速度进一步减为零时,物体的加速度大于1;故A错误,口正确,C错误;

D、平衡位置弹力等于重力,形变量设为x,再运动x时,速度不为零,故最低点行变量大于十x,故弹力大于十倍的重力,故D错误;

故选口.

点评:

本题关键是小球与弹簧接触后,合力与偏离平衡位置的位移成正比,做简谐运动,结合简谐运动的对称性进行分析讨论.