题目
9-16-1作简谐运动的物体,由平衡位置向x轴正方向运动,由平衡位置到最大位移处所需的最短时间为周期的几分之几()A. T/2B. T/4C. TD. 3T/4
9-16-1作简谐运动的物体,由平衡位置向x轴正方向运动,由平衡位置到最大位移处所需的最短时间为周期的几分之几()
A. T/2
B. T/4
C. T
D. 3T/4
题目解答
答案
B. T/4
解析
考查要点:本题主要考查简谐运动的周期性特点及各阶段运动时间的分配规律。
解题核心思路:
简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间为一个周期$T$。在周期内,物体的运动可以分为四个阶段:
- 平衡位置→正最大位移(时间$\frac{T}{4}$)
- 正最大位移→平衡位置(时间$\frac{T}{4}$)
- 平衡位置→负最大位移(时间$\frac{T}{4}$)
- 负最大位移→平衡位置(时间$\frac{T}{4}$)
破题关键点:
题目中物体从平衡位置向正方向出发,到达正最大位移对应第一个阶段,因此所需时间为$\frac{T}{4}$。
简谐运动的物体从平衡位置出发向正方向运动时,其运动方程可表示为:
$x = A \sin(\omega t)$
其中$A$是振幅,$\omega$是角频率,$T = \frac{2\pi}{\omega}$是周期。
当物体到达正最大位移$A$时,需满足:
$\sin(\omega t) = 1 \quad \Rightarrow \quad \omega t = \frac{\pi}{2}$
解得:
$t = \frac{\pi}{2\omega} = \frac{T}{4}$
因此,物体从平衡位置到正最大位移所需时间为周期的$\frac{1}{4}$。