题目
一个弹簧振子作简谐振动。已知此振子的势能在平衡位置时为零,其势能最大值E_pmax=100(J),当振子处于最大位移一半除时其动能的瞬时值E_k为()。A. E_k=25 JB. E_k=50 JC. E_k=75 JD. E_k=0
一个弹簧振子作简谐振动。已知此振子的势能在平衡位置时为零,其势能最大值E_pmax=100(J),当振子处于最大位移一半除时其动能的瞬时值E_k为()。
A. E_k=25 J
B. E_k=50 J
C. E_k=75 J
D. E_k=0
题目解答
答案
C. E_k=75 J
解析
步骤 1:确定势能和动能的关系
在简谐振动中,势能和动能之和是守恒的。当振子处于平衡位置时,势能为零,动能最大。当振子处于最大位移时,动能为零,势能最大。因此,势能和动能之和等于势能最大值,即E_pmax = E_k + E_p。
步骤 2:计算势能最大值
题目中给出势能最大值E_pmax = 100 J。
步骤 3:计算振子处于最大位移一半时的势能
当振子处于最大位移一半时,势能为最大势能的四分之一,即E_p = E_pmax / 4 = 100 J / 4 = 25 J。
步骤 4:计算振子处于最大位移一半时的动能
根据能量守恒,动能和势能之和等于势能最大值,即E_k + E_p = E_pmax。因此,动能E_k = E_pmax - E_p = 100 J - 25 J = 75 J。
在简谐振动中,势能和动能之和是守恒的。当振子处于平衡位置时,势能为零,动能最大。当振子处于最大位移时,动能为零,势能最大。因此,势能和动能之和等于势能最大值,即E_pmax = E_k + E_p。
步骤 2:计算势能最大值
题目中给出势能最大值E_pmax = 100 J。
步骤 3:计算振子处于最大位移一半时的势能
当振子处于最大位移一半时,势能为最大势能的四分之一,即E_p = E_pmax / 4 = 100 J / 4 = 25 J。
步骤 4:计算振子处于最大位移一半时的动能
根据能量守恒,动能和势能之和等于势能最大值,即E_k + E_p = E_pmax。因此,动能E_k = E_pmax - E_p = 100 J - 25 J = 75 J。