题目
以下叙述正确的是A由初始条件得弹簧振子的振幅=sqrt ({x)_(0)+dfrac ({{v)_(0)}^2}({omega )^2}}B弹簧振子的周期=sqrt ({x)_(0)+dfrac ({{v)_(0)}^2}({omega )^2}}C由初始条件得弹簧振子的初相=sqrt ({x)_(0)+dfrac ({{v)_(0)}^2}({omega )^2}}D弹簧振子的周期与质量、劲度系数、振幅有关
以下叙述正确的是
A由初始条件得弹簧振子的振幅
B弹簧振子的周期
C由初始条件得弹簧振子的初相
D弹簧振子的周期与质量、劲度系数、振幅有关
题目解答
答案
选项 A:对于弹簧振子,位移表达式为
,速度表达式为
。
由初始条件
,两式平方相加可得
,错误。
选项 B:弹簧振子的周期
,正确。
选项 C:由初始条件可得
,错误。
选项 D:弹簧振子的周期
,与质量 m 、劲度系数 k 有关,与振幅无关,错误。
答案:B.
解析
本题考查弹簧振子的振动方程、周期公式及初始条件的应用。解题核心在于:
- 振幅的正确表达式:需结合初始位移$x_0$和初始速度$v_0$推导;
- 周期公式的记忆:明确周期仅与质量$m$和劲度系数$k$有关;
- 初相的计算:通过初始条件联立方程求解$\tan\varphi$;
- 周期与振幅的关系:周期与振幅无关。
选项A分析
振幅$A$的正确表达式应为:
$A = \sqrt{x_0^2 + \frac{v_0^2}{\omega^2}}$
而选项A中错误地写成$A = \sqrt{x_0 + \frac{v_0^2}{\omega^2}}$,未对$x_0$平方,故错误。
选项B分析
弹簧振子的周期公式为:
$T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$
与质量$m$和劲度系数$k$有关,与振幅无关,故选项B正确。
选项C分析
由初始条件:
$x_0 = A\sin\varphi, \quad v_0 = A\omega\cos\varphi$
联立得:
$\tan\varphi = \frac{\sin\varphi}{\cos\varphi} = \frac{x_0}{v_0/\omega} = \frac{\omega x_0}{v_0}$
但选项C中$\tan\varphi = \frac{v_0}{\omega x_0}$,符号和倒数均错误,故选项C错误。
选项D分析
周期公式$T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$明确表明周期与振幅无关,仅与$m$和$k$有关,故选项D错误。