解析:选A 简谐运动的周期只跟振动系统本身的性质有关,与振幅无关,两种情况下振子第1次到达平衡位置所需的时间都是振动周期的,它们相等。
5.如图所示,竖直轻弹簧两端分别与物块A、B相连,物块A、B所受重力均为mg,物块B放在固定于水平面上的压力传感器上,物块A在初始位置处于平衡状态。现对物块A施以大小为F=mg的力将其下压一段距离x保持静止,然后撤去力F,当物块A向上运动到初始位置上方距离也是x时( )
A.压力传感器的读数是零
B.压力传感器的读数是mg/2
C.压力传感器的读数是2mg
D.压力传感器的读数是mg
解析:选D 设物块A在初始位置时弹簧的压缩量为x0,对A列平衡方程:
mg=kx0①
施加力F后,A的平衡方程为
F+mg=k(x+x0)②
又由于F=mg③
由①②③得kx=mg,撤去力F的瞬间,物块A所受的回复力F回=k(x+x0)-mg=kx
当物块A向上运动到初始位置上方距离也是x时,由对称性知F回=kx,而kx=mg,可见物块A所受弹簧弹力恰好为零,以物块B为研究对象,受力分析知压力传感器对物块B的支持力为mg,故压力传感器的读数是mg,故选项D正确。
6.如图所示,试证明光滑斜面上的小球连在弹簧上,把原来静止的小球沿斜面拉下一段距离后释放,小球的运动是简谐运动。
解析:小球静止时弹簧的伸长量为x0=,再住下拉后弹簧相对于静止位置伸长x时,物体的回复力F=-k(x0+x)+mgsin θ=-kx。由此可判定物体是做简谐运动。
答案:见解析
7.如图所示,弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动,B、C相距20 cm,当振子经过B点时开始计时,经过0.5 s,振子首次到达C点。求:
(1)振子的振幅和频率;
(2)振子在5 s内通过的路程。