题目
[题目]2、一质点作简谐振动,振动方程为-|||-=6cos (8pi t+dfrac (pi )(5))cm, 则 t=2 秒时的相位为 __ 质-|||-点第一次回到平衡位置所需要的时间为 __

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查简谐振动的相位概念及平衡位置的条件,需要掌握相位的计算方法和解余弦函数方程的技巧。
解题核心思路:
- 相位计算:直接代入时间$t$到振动方程的相位表达式中,无需化简到$[0,2\pi)$范围内。
- 平衡位置时间:利用余弦函数为零的条件,建立方程求解最小正数解,注意选取合适的整数$k$。
破题关键点:
- 相位公式:相位为$\omega t + \varphi$,直接代入$t=2$即可。
- 平衡位置条件:$x=0$对应$\cos(\omega t + \varphi) = 0$,解得$\omega t + \varphi = \frac{\pi}{2} + k\pi$,取最小正数解。
第一空:t=2秒时的相位
振动方程为$x = 6\cos(8\pi t + \frac{\pi}{5})$,相位表达式为:
$\text{相位} = 8\pi t + \frac{\pi}{5}$
将$t=2$代入:
$\text{相位} = 8\pi \cdot 2 + \frac{\pi}{5} = \frac{80\pi}{5} + \frac{\pi}{5} = \frac{81\pi}{5}$
第二空:第一次回到平衡位置的时间
平衡位置对应$x=0$,即:
$\cos\left(8\pi t + \frac{\pi}{5}\right) = 0$
解得:
$8\pi t + \frac{\pi}{5} = \frac{\pi}{2} + k\pi \quad (k \text{为整数})$
整理得:
$t = \frac{\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{5} + k\pi}{8\pi} = \frac{3}{80} + \frac{k}{8}$
取最小正数解,当$k=0$时:
$t = \frac{3}{80} \, \text{秒}$