一个作简谐振动的物体处于平衡位置处时具有最大的速度和最大的加速度.A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查简谐振动中物体在平衡位置处的速度和加速度的特点。解题思路是分别分析简谐振动中物体在平衡位置处的速度和加速度情况,再与题目描述进行对比判断对错。
1. 分析简谐振动中物体在平衡位置处的速度情况
简谐振动的位移公式为$x = A\sin(\omega t+\varphi)$,其中$A$是振幅,$\omega$是角频率,$\varphi$是初相位。
速度是位移对时间的导数,根据求导公式$(\sin u)^\prime=\cos u\cdot u^\prime$,对位移公式求导可得速度公式$v=\frac{dx}{dt}=A\omega\cos(\omega t + \varphi)$。
当物体处于平衡位置时,位移$x = 0$,即$A\sin(\omega t+\varphi)=0$,此时$\sin(\omega t+\varphi)=0$,那么$\cos(\omega t+\varphi)=\pm1$。
所以速度$v = \pm A\omega$,由于$A$和$\omega$都是大于零的常量,所以此时速度的绝对值达到最大,即物体在平衡位置处具有最大速度。
2. 分析简谐振动中物体在平衡位置处的加速度情况
加速度是速度对时间的导数,对速度公式$v = A\omega\cos(\omega t+\varphi)$求导,根据求导公式$(\cos u)^\prime=-\sin u\cdot u^\prime$,可得加速度公式$a=\frac{dv}{dt}=-A\omega^{2}\sin(\omega t+\varphi)$。
当物体处于平衡位置时,位移$x = 0$,即$\sin(\omega t+\varphi)=0$,所以加速度$a = 0$,这表明物体在平衡位置处加速度为零,并非最大。
3. 判断题目对错
题目中说物体处于平衡位置处时具有最大的速度和最大的加速度,而我们通过分析得出物体在平衡位置处速度最大但加速度为零,所以该说法是错误的。