题目
一弹簧振子,当把它水平放置时,它可以作简谐振动.若把它竖直放置或放在固定的光滑斜面上,试判断下面哪种情况是正确的?()A. 竖直放置可作简谐振动,放在光滑斜面上不能作简谐振动B. 竖直放置不能作简谐振动,放在光滑斜面上可作简谐振动C. 两种情况都可作简谐振动D. 两种情况都不能作简谐振动
一弹簧振子,当把它水平放置时,它可以作简谐振动.若把它竖直放置或放在固定的光滑斜面上,试判断下面哪种情况是正确的?()
A. 竖直放置可作简谐振动,放在光滑斜面上不能作简谐振动
B. 竖直放置不能作简谐振动,放在光滑斜面上可作简谐振动
C. 两种情况都可作简谐振动
D. 两种情况都不能作简谐振动
题目解答
答案
C. 两种情况都可作简谐振动
解析
步骤 1:分析简谐振动的条件
简谐振动的条件是回复力与位移成正比,即F = -kx,其中F是回复力,k是弹簧的劲度系数,x是位移。
步骤 2:分析竖直放置的情况
当弹簧振子竖直放置时,设振子质量为m,弹簧系数为k,当振子在平衡位置时,弹簧伸长l,满足mg = kl。当振子再下移x时,回复力F = k(l + x) - mg = kx,可见回复力与位移成正比,是简谐振动。
步骤 3:分析放在光滑斜面的情况
当弹簧振子放在固定的光滑斜面上时,设斜面倾角为θ,当振子在平衡位置时,弹簧伸长l,满足mgsinθ = kl。当振子再下移x时,回复力F = k(l + x) - mgsinθ = kx,可见回复力与位移成正比,是简谐振动。
简谐振动的条件是回复力与位移成正比,即F = -kx,其中F是回复力,k是弹簧的劲度系数,x是位移。
步骤 2:分析竖直放置的情况
当弹簧振子竖直放置时,设振子质量为m,弹簧系数为k,当振子在平衡位置时,弹簧伸长l,满足mg = kl。当振子再下移x时,回复力F = k(l + x) - mg = kx,可见回复力与位移成正比,是简谐振动。
步骤 3:分析放在光滑斜面的情况
当弹簧振子放在固定的光滑斜面上时,设斜面倾角为θ,当振子在平衡位置时,弹簧伸长l,满足mgsinθ = kl。当振子再下移x时,回复力F = k(l + x) - mgsinθ = kx,可见回复力与位移成正比,是简谐振动。