D、根据机械能守恒定律得,因为甲球下降的高度大,则甲摆球的最大速度大于乙摆球的最大速度.故D错误.
故选:
C
根据单摆的周期公式,通过摆长的大小比较周期的大小,通过机械能守恒定律比较摆球的最大速度
本题考查了单摆的周期公式,共点力平衡、机械能守恒定律等知识,综合性较强,需加强训练
7.解:
A、单摆在摆动中速度大小是变化的,不是匀速圆周运动,故A错误;
B、摆动到最低点时加速度为零,摆球受向上的合外力,故加速度竖直向上,故B错误;
C、速度变化的周期以及位移变化的周期均等于振动周期,故C正确;
D、振动的频率与振幅无关,只取决于摆长和当地的重力加速度,故D错误.
故选:
C.
明确单摆的性质,知道单摆的振动过程中的速度、加速度以及合外力的变化,同时明确单摆周期的公式T=2πLg.
本题考查单摆的性质,要注意重点掌握单摆的周期公式以及单摆的振动过程,要重点掌握单位的周期公式的理解和应用.
8.解:
根据周期公式T=2πLg,
单摆的周期与幅和摆球质量无关,与摆长和重力加速度有关;
(1)中重力平行斜面的分量mgsinθ沿切向分力提供回复力,
沿斜面的加速度为a=gsinθ,所以周期为T1=2πLgsinθ
(2)中带正电的摆球要受到天花板带正电的球的斥力,但是斥力与运动方向总是垂直,不影响回复力,所以单摆周期不变.
所以周期为T2=2πLg.
(3)中的周期为T3=2πLg,
故T1>T2=T3
故选:
C
单摆的周期与振幅和摆球质量无关,
单摆的周期与重力加速度有关,因为重力的分力提供回复力,根据周期公式T=2πLg分析即可.
本题关键根据单摆周期公式直接判断,记住公式就行,简单.
9.解:
A、简谐运动中的回复力F=−kx,即回复力与位移成正比,且方向相反,故A正确;
B、加速度与位移关系为:
a=−kxm,故加速度跟位移成正比;根据牛顿第二定律,加速度与回复力方向相同,故与位移方向相反,故B正确.
C、速度随时间做周期性变化,与位移方向无关,故C错误;
D、振幅是振动过程中的最大位移,不会作周期性变化,故D错误;
故选:
AB.
简谐运动中的回复力F=−kx;加速度与位移关系为:
a=−kxm;据此判断回复力与加速度和位移之间的关系.
简谐运动是周期性运动,速度、位移、加速度、回复力均随着时间按照正弦规律变化,基础问题.
10.解:
A、若△t=T,由简谐振动的周期性可知,t时刻和(t+△t)时刻振子运动的各物理量都相同,所以加速度一定大小相等.故A正确.
B、若△t=T2,在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置一定关于平衡位置是对称点,弹簧沿水平方向做简谐振动,所以受到的弹簧的弹力的大小相等,所以两个时刻弹簧的形变量一定相等.故B正确.
C、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等,方向相反;振子可能以相等的速度经过两点,也可能以方向相反飞速度经过两点,所以则△t不一定等于T2的奇数倍.故C错误.
D、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,可能振子经过同一点,也可能经过关于平衡位置对称的两位置,△t不一定等于T2的整数倍.故D错误.
故选:
AB
弹簧振子做简谐运动,两个时刻位移相同,△t不一定等于T的整数倍.只有当位移、速度都相同时,△t才等于T的整数倍.振子运动速度的大小相等、方向相反,△t一定等于T2的整数倍.经过整数倍周期,加速度一定相同.经过△t=T2,弹簧的长度不一定相等.
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.
11.解:
A、把小球举高到绳子的悬点O处,让小球自由下落,t1时刻绳子刚好绷紧,此时小球所受的重力大于绳子的拉力,小球向下做加速运动,当绳子的拉力大于重力时,小球才开始做减速运动,所以t1时刻小球速度不是最大.故A错误.
B、t2时刻绳子的拉力最大,小球运动到最低点,绳子也最长.故B正确.
C、t3时刻与t1时刻小球的速度大小相等,方向相反,小球动能不是最小,应是t2时刻小球动能最小.故C错误.
D、t3与t4时刻都与t1时刻小球速度大小相同.故D正确.
故选BD
把小球举高到绳子的悬点O处,让小球自由下落,t1与t4时刻绳子刚好绷紧,分析小球的运动情况,判断什么时刻小球的速度最大.当绳子的拉力最大时,小球运动到最低点,绳子也最长.
本题考查运用牛顿定律分析小球运动情况的能力,要注意绳子拉力的变化与弹簧的弹力类似.
12.解:
AB、振动质点的位移是指离开平衡位置的位移,故经过平衡位置时位移一定为零,速度最大,故动能最大,势能最小,故A错误,B正确;
CD、简谐运动中,在平衡位置,回复力F=−kx=0,故加速度a=Fm=0,速率是最大的,故C正确,D错误;
故选:
BC.
简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置,速度最大,势能最小.
本题关键是明确简谐运动的运动特点,熟悉能量的转化情况,基础题.
13.解:
A、由图可知,甲的振动幅度较大,乙的幅度较小;故A正确;
B、两摆由于摆长相同,则由单摆的性质可知,两摆的周期相同;故B错误;
C、由图可知,甲的时间为2T,乙的时间为4T;则由v=xt可知,二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙;故C正确,D错误;
故选:
AC.
由振幅的大小可明确砂摆的振动幅度;单摆的摆动具有等时性,甲图时间短,乙图时间长,根据v=xT判断速度大小关系.
本题考查单摆的性质,要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度;与振幅等无关.
14.解:
A、根据振动图象可知周期T=2.0s,振幅A=10cm,t=10s=5T,一个周期通过的路程为4A,则10s内通过的路程为s=5×4A=20×10cm=200cm=2m,故A正确;
B、每次经过平衡位置动能最大,在最大位移处动能为0,在振子完成一个周期的时间内,动能完成2个周期的变化,故动能变化的周期为1s,故B错误;
C、t=0.5s时,振子处于最大位移处,弹簧的弹力最大,故C正确;
D、在t=0.5s到t=1.5s时间内振子沿x负方向运动,在t=0.1s时,振子的速度未反向,故D错误;
E、由振动图象知T=2.0s,角速度ω=2πT=2π2rad/s=πrad/s,振动方程x=0.10sinπt(m),故E正确;
故选:
ACE
由振动图象读出周期,一个周期振子通过的路程为4A,根据时间与周期的关系,求10s内振子的路程;动能是标量,处于平衡位置动能最大,处于最大位移处,动能为0,知振子一个全振动动能变化2个周期;根据振动图象的特点,判断振子的位置;振动方向可根据“上坡上振,下坡下振”来判断;根据x=Asinωt求振动方程
本题考查对振动图象的认识,注意速度的方向要根据位移的变化进行确定,也可把图象比喻成坡,运用“上坡上振,下坡下振”判断质点振动方向,能根据振动图象写出振动方程,难度不大,属于基础题.
15.解:
A、在0.01至0.03s内,质点由平衡位置运动到负向最大位移处,再回到平衡位置,速度先反方向后同方向,速度是先减小后增大,加速度是先增大后减小.故A正确.
B、在0.015s时,位移为负值,则加速度为正值,即加速度方向+x方向,速度沿−x方向.故B错误.
C、周期T=0.04s,时间t=1s=25T,质点在平衡位置时回复力为零,回复力的瞬时功率为零,在最大位移处速度为零,其瞬时功率也为零,一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零,所以在每1s内,回复力的瞬时功率有100次为零.故C正确.
D、在第八个0.01s内,相当于第一个周期内第四个0.01s内,速度与位移方向都沿+x方向,方向相同,速度在不断减小,位移不断增大.故D错误.
故选:
AC
根据质点的运动方向判断速度的正负,加速度的方向与位移相反,正负相反.加速度方向总是指向平衡位置,当质点离开平均位置时,速度与加速度反向,当质点靠近平衡位置时,速度与加速度同向.在每1s内,根据回复力为零或速度为零,确定回复力的瞬时功率为零的次数.在第八个0.01s内,相当于第一个周期内第四个0.01s内,由图象分析速度与位移方向关系及变化情况.
本题考查由振动图象读出位移、速度、加速度方向及其大小变化的能力.回复力的瞬时功率等于回复力与速度的乘积,一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零.
16.解:
A、A做简谐运动时回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供,故A正确.
B、物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供,故B错误.
C、物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小满足F=−kx,则回复力大小跟位移大小之比为k.故C正确.
D、设弹簧的形变量为x,根据牛顿第二定律得到整体的加速度为:
a=kxM+m
对A:
f=ma=kmM+mx,可见,作用在A上的静摩擦力大小f,即回复力大小与位移大小之比为:
kmM+m.故D错误;
E、据题知,物体间的最大摩擦力时,其振幅最大,设为A.以整体为研究对象有:
kA=(M+m)a
以A为研究对象,有牛顿第二定律得:
μmg=ma
联立解得:
A=μ(m+M)gk.故E正确.
故选:
ACE
A和B−起在光滑水平面上做简谐运动,物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供,滑块B的回复力是由弹簧的弹力和A对B的摩擦力的合力提供.回复力满足:
F=−kx.以A为研究对象,根据牛顿第二定律求出AB无相对滑动时最大加速度,再对整体,由牛顿第二定律求出最大振幅.
明确最大振幅时,物体间的摩擦力最大,灵活利用整体法和隔离法解题是关键.要知道简谐运动的基本特征是F=−kx,但k不一定是弹簧的劲度系数.
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