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1、簡諧運動的圖像 典型題剖析
例1 一個質(zhì)點作簡諧運動的振動圖像如圖5-15所示.從圖中可以看出,該質(zhì)點的振幅A= ______m,頻率f=______Hz,從t=0開始在△t=1.8s內(nèi)質(zhì)點的位移=______,路程=______.
分析 由振動圖像可知,振幅A=0.1m.周期T=0.4s,因此頻率f=
位移等于零.
過的路程為
答 A=0.1m,f=2.5Hz,位移為零,路程等于1.8m.
例2 一質(zhì)點作簡諧運動,其位移x與時間t的關(guān)系如圖5-16所示,在t=4s時,質(zhì)點的 [ ]
A.速度為正的最大值,加速度為零.
B.速度為
2、負的最大值,加速度為零.
C.速度為零,加速度為正的最大值.
D.速度為零,加速度為負的最大值.
分析 由圖可知t=4s時,質(zhì)點位于正向最大位移處,即x>0,且x=xm=A.由回復力公式F=-kx可知,回復力為負的最大值,所以加速度為負的最大值.此時質(zhì)點的速度等于零.
答D.
例3 如圖5-17是演示簡諧運動圖像的裝置,當沙漏斗下面的薄木板N被勻速地拉出時,振動著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時間變化的關(guān)系.板上的直線OO1代表時間軸,右圖中是兩個擺中的沙在各自板上形成的曲線,若板N1和板N2拉動的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1,則板N1、N2上曲線所代
3、表的周期T1和T2的關(guān)系為 [ ]
A.T2=T1.
B.T2=2T1.
C.T2=4T1.
分析 由于v2=2v1,因此N2板與N1板拉過同樣長度所需要的時間
次全振動,所以,它完成一次全振動的時間只是
答D.
討論
振動圖像的具體形式是正弦形還是余弦形,決定于計時起始時質(zhì)點的位置及正方向的規(guī)定.
如圖5-18中單擺,若規(guī)定從平衡位置O向左為正方向,并以擺球從A點起開始計時,則畫出的x-t圖像為一條余弦圖像,如圖 5-19(a)所示.
若仍規(guī)定以平衡位置O向左為正方向,以擺球從平衡位置向左運動開始計時,則畫出的x-t圖像就是一條正弦圖像,如圖5-19(b)所示.