题目
1.(本题3分)-|||-一轻弹簧,上端固定,下端挂有质量为m的重物,其自由振动的周期为T.今已知振子-|||-离开平衡位置为x时,其振动速度为v加速度为a,则下列计算该振子劲度系数的公式中,-|||-错误的是 ()-|||-A. =m({v)_(max)}^2/({x)_(max)}^2 B. =mg/x, C. =4(pi )^2m/(T)^2. D. =ma/x.

题目解答
答案

解析
本题考查弹簧振子的劲度系数计算,需结合胡克定律、简谐运动周期公式及动力学关系进行判断。关键点在于:
- 胡克定律的适用条件(静力平衡状态下的伸长量);
- 简谐运动中速度与位移的关系;
- 周期公式的推导与变形;
- 动力学公式中加速度与位移的对应关系。
错误选项往往混淆了动态过程中的位移与静态平衡时的伸长量。
选项分析
选项A
根据简谐运动中最大速度公式:
$v_{\text{max}} = \omega x_{\text{max}} = \sqrt{\frac{k}{m}} \cdot x_{\text{max}}$
变形得:
$k = \frac{m v_{\text{max}}^2}{x_{\text{max}}^2}$
正确。
选项B
胡克定律的静态形式为:
$k = \frac{mg}{x_0}$
其中$x_0$是平衡位置的伸长量。但题目中$x$是振动中的位移,而非平衡时的伸长量,因此错误。
选项C
周期公式:
$T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}} \quad \Rightarrow \quad k = \frac{4\pi^2 m}{T^2}$
正确。
选项D
由牛顿第二定律:
$a = -\frac{k}{m}x \quad \Rightarrow \quad k = \frac{ma}{x}$
(符号可忽略,取绝对值)正确。