题目内容

3.劲度系数为20N/cm的弹簧振子,它的振动图象如图所示,在图中A点对应的时刻(  )
A.振子所受的弹力大小为5N,方向指向x轴的负方向
B.振子的速度方向指向x轴的负方向
C.在0~4s内振子作了2次全振动
D.在0~4s内振子通过的路程为0.35cm,位移为0

分析 弹簧振子的回复力是弹力,根据F=-kx求得弹力.x-t图象切线的斜率表示速度方向.振子一个周期内完成一次全振动,分析时间与周期的关系,确定0-4s内振动的次数.分析时要抓住:振子在一个周期内通过的路程是4A.

解答 解:A、由图可知,A点时刻振子的位移 x=0.25cm,所以弹力F=-kx=-20×0.25N=-5N,即弹力大小为5N,方向指向x轴负方向,故A正确;
B、由图可知,过A点的切线与x轴的正方向的夹角小于90°,切线的斜率为正值,即振子的速度方向指向x轴的正方向,故B错误.
C、由图可看出,t=0、t=4s时刻振子的位移都是正向最大,所以在0~4s内经过两个周期,振子完成2次全振动,故C正确.
D、由图知,振幅为A=0.5cm,在0~4s内振子完成了2次全振动,所以在这段时间内振子通过的路程为 S=2×4A=2×4×0.50cm=4cm,振子回到了初始位置,通过的位移为0.故D错误.
故选:AC

点评 本题关键要掌握简谐运动的特征:F=-kx分析弹簧的弹力.知道振动图象,通过分析位移即可分析振子的运动情况.

练习册系列答案
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15.某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方,滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计.在气垫导轨上相隔一定距离L的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连.滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线.

(1)实验前,接通电源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的△t1=△t2(选填“>”“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平.
(2)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若△t1、△t2、遮光条宽度d、A与B间的距离L、滑块质量M、钩码质量m已知,若上述物理量间满足关系式mgL=$\frac{1}{2}$(M+m)($\frac{d}{△{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\frac{d}{△{t}_{1}}$)2,则表明在上述过程中,滑块和钩码组成的系统机械能守恒.
(3)若遮光条宽度d=8.400mm,A、B间的距离L=160.00cm,△t1=8.40×10-3s,△t2=4.20×10-3s,滑块质量M=180g,钩码Q质量m=20g,则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量△Ep=0.314 J,系统动能的增量△Ek=0.300J.(g=9.80m/s2,计算结果保留三位有效数字)

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