⑴简谐运动的受力特征和运动特征
例题1.做简谐运动的弹簧振子,其质量为,最大速度为,则下列说法中正确的是
①振子经过平衡位置时,回复力一定为零
②若振子做减速运动,其加速度一定增加
③振子每次经过同一位置时,速度一定相同
④振子每次经过同一位置时,加速度一定相同
⑤从某时刻算起,在半个周期的时间内,弹力做功一定为零
⑥从某时刻算起,在半个周期的时间内,弹力做的功可能是到之间的某一数值
⑦从某时刻算起,在半个周期的时间内,弹力的冲量一定为零
⑧从某时刻算起,在半个周期的时间内,弹力的冲量可能是到之间的某一数值
.①③⑤
.①②④⑤⑧
.④⑤⑦
.②④⑥⑦
解析:平衡位置就是振动过程中振子所受回复力为零的位置,所以选项①正确;振子作减速运动,意味着它在远离平衡位置,则回复力增大,加速度增大,选项②正确;振子每次经过同一位置时,回复力相同,即加速度是相同的,但可能有两个相反的运动方向,所以选项③错误、④正确;不管从哪一位置算起,经过半个周期的运动后,振子一定到达关于平衡位置对称的另一位置上或回到计时点(从平衡位置计时),初、末位置的速度尽管方向相反,但大小一定相等,弹力做功一定为零,弹力的冲量一定不为零,所以选项⑤⑥⑦⑧中只有⑤、⑧是正确的。
故,选项正确。
命题解读:本题考查的是简谐运动的回复力来源和运动的对称性问题。分析简谐运动过程时一定要注意按位移——回复力——加速度——速度——动能等的顺序合理进行,一方面,首先弄清楚振子所在的位置及由于位置变化而引起的各量的变化,例如振子远离平衡位置时:;另一方面,则要根据简谐运动的对称性,在某段时间内,进行对回复力做功、振子动能或动量变化情况的分析、判断。需要注意的是,在第二种情况的分析、判断过程中,不要仅仅局限在平衡位置或两个最大位移处这样的特殊点上,否则会出现“漏”选或“多”选。
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