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一个质量为10g的物体做简谐振动,振幅为24cm,周期为4.0s.当t=0时,位移为24cm,求(1)t=0.5s时,物体所在的位置;(2)t=0.5s时,物体受力的大小和方向;(3)由起始位置运动到x=12cm处所需的最短时间;(4)在x=12cm处,物体的速度、系统的动能、势能和总能量.
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参考解答
正确答案:×
(1)已知m=10g,A=24cm,T=4.0s,再由t=0时,x0=24cm,得φ=0rad振动方程为将t=0.5s代入得x=0.17m(2)物体受力为将t=0.5s代入,得到F=-4.18N负号说明力的方向沿X轴负向.(3)由旋转矢量法可得由起始位置运动到x=12cm处所需的最短时间△t=T/6=4/6=0.667(s)(4)物体的速度x=12cm时,t=2/3s.将t代入式(3)得v=-0.326m·s-1系统的动能Ek=1/2mv2=5.33×10-4J系统的势能Ep=1/2kx2=1.78×10-4J系统的总能量E=Ep+Ek=1/2kA2=7.11×10-4J
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