题目
一单选题(100分)11.单选题(3分)9-14-1.一弹簧下端挂以一质量为m的物体时,伸长量为9.8times10^-2,(m)。使物体上下振动,且规定向下为正方向。系统作简谐振动的角频率为()A. 100,(s)^-1B. 10,(s)^-1C. 1,(s)^-1D. 0.1,(s)^-1
一单选题(100分) 11.单选题(3分) 9-14-1.一弹簧下端挂以一质量为$m$的物体时,伸长量为$9.8\times10^{-2}\,\text{m}$。使物体上下振动,且规定向下为正方向。系统作简谐振动的角频率为() A. $100\,\text{s}^{-1}$ B. $10\,\text{s}^{-1}$ C. $1\,\text{s}^{-1}$ D. $0.1\,\text{s}^{-1}$
题目解答
答案
根据胡克定律,$ k = \frac{mg}{x} $。将 $ k $ 代入角频率公式:
\[
\omega = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{g}{x}} = \sqrt{\frac{9.8}{9.8 \times 10^{-2}}} = \sqrt{100} = 10 \, \text{s}^{-1}
\]
因此,系统作简谐振动的角频率为 $ 10 \, \text{s}^{-1} $。
答案:B. $ 10 \, \text{s}^{-1} $
解析
考查要点:本题主要考查简谐振动的角频率公式及其推导,结合胡克定律进行综合应用。
解题核心思路:
- 利用胡克定律确定弹簧的劲度系数$k$,即$k = \frac{mg}{x}$(由平衡条件$mg = kx$推导)。
- 代入角频率公式$\omega = \sqrt{\frac{k}{m}}$,通过约简得到$\omega = \sqrt{\frac{g}{x}}$。
- 代入已知数据计算最终结果,注意单位的统一。
关键点:
- 角频率与质量无关,仅由重力加速度$g$和伸长量$x$决定。
- 计算时需注意分母的指数形式,避免计算错误。
步骤1:确定弹簧的劲度系数
根据胡克定律,当物体静止时,弹簧的弹力等于物体的重力:
$mg = kx$
解得:
$k = \frac{mg}{x}$
步骤2:代入角频率公式
简谐振动的角频率公式为:
$\omega = \sqrt{\frac{k}{m}}$
将$k = \frac{mg}{x}$代入,得:
$\omega = \sqrt{\frac{\frac{mg}{x}}{m}} = \sqrt{\frac{g}{x}}$
步骤3:代入数据计算
已知$x = 9.8 \times 10^{-2} \, \text{m}$,$g = 9.8 \, \text{m/s}^2$,代入公式:
$\omega = \sqrt{\frac{9.8}{9.8 \times 10^{-2}}} = \sqrt{\frac{1}{10^{-2}}} = \sqrt{100} = 10 \, \text{s}^{-1}$
结论:角频率为$10 \, \text{s}^{-1}$,对应选项B。