题目
N 0 W-|||-ō d-|||-0000000一个弹簧振子在M、N之间做简谐运动。O为平衡位置,P、Q是振动过程中关于对称的两个位置,下列说法正确的是( )A. 振子在从M点向N点运动过程中,动能先减小后增大B. 振子在OP间与OQ间的运动时间相等C. 振子运动到P、Q两点时,位移相同D. 振子在从M点向N点运动过程中,加速度先增大后减小
一个弹簧振子在M、N之间做简谐运动。O为平衡位置,P、Q是振动过程中关于对称的两个位置,下列说法正确的是( )- A. 振子在从M点向N点运动过程中,动能先减小后增大
- B. 振子在OP间与OQ间的运动时间相等
- C. 振子运动到P、Q两点时,位移相同
- D. 振子在从M点向N点运动过程中,加速度先增大后减小
题目解答
答案
B. 振子在OP间与OQ间的运动时间相等
解析
本题考查简谐运动的对称性及物理量变化规律。解题关键在于:
- 动能与速度的关系:动能由速度大小决定,简谐运动中速度大小随位移对称变化;
- 位移与加速度的关系:加速度 $a = -\frac{k}{m}x$,方向与位移相反,大小与位移成正比;
- 运动时间的对称性:振子在平衡位置两侧对称区间运动时间相等。
选项A
振子从 $M$(最大位移点)向 $N$(另一最大位移点)运动时:
- 从 $M$ 到 $O$:速度逐渐增大,动能 增大;
- 从 $O$ 到 $N$:速度逐渐减小,动能 减小;
- 整体趋势:动能先增大后减小,故选项A错误。
选项B
由简谐运动的对称性:
- 振子从 $O$ 到 $P$ 的时间与从 $O$ 到 $Q$ 的时间 相等;
- 因此,$OP$ 间与 $OQ$ 间的运动时间相等,选项B正确。
选项C
位移是相对于平衡位置 $O$ 的有向线段:
- $P$ 点位移为 $+x$,$Q$ 点位移为 $-x$;
- 位移 大小相等但方向相反,故选项C错误。
选项D
加速度由 $a = -\frac{k}{m}x$ 决定:
- 从 $M$ 到 $O$:位移减小,加速度 减小;
- 从 $O$ 到 $N$:位移增大,加速度 增大;
- 整体趋势:加速度先减小后增大,故选项D错误。