分析 (1)簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=Asin(ωt+φ),A為振幅,ω為圓頻率.將時(shí)間t=0代入即可求出初位移,求導(dǎo)即可求出初速度;
(2)將時(shí)間t=$\frac{4π}{3}$秒代入公式即可求出位移,求導(dǎo)即可求出速度,再次求導(dǎo)求出加速度;
(3)根據(jù)位移,求出對(duì)應(yīng)的時(shí)間,然后同(2)的方法即可求出.
解答 解:(1)根據(jù)簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為x=0.5cos(5t-$\frac{π}{2}$)米,可知,t=0時(shí)刻:${x}_{0}=0.5•cos\frac{π}{2}=0$;對(duì)運(yùn)動(dòng)方程求導(dǎo)得:v=x′=-5×0.5sin(5t-$\frac{π}{2}$);當(dāng)t=0時(shí),v=2.5m/s.
(2)根據(jù)簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為x=0.5cos(5t-$\frac{π}{2}$)米,可知,t=$\frac{4π}{3}$時(shí)刻:${x}_{1}=0.5•cos(5×\frac{4π}{3}-\frac{π}{2})=0.5cos\frac{37π}{6}=\frac{\sqrt{3}}{4}$m;
對(duì)運(yùn)動(dòng)方程求導(dǎo)得:v=x′=-5×0.5sin(5t-$\frac{π}{2}$);當(dāng)t=$\frac{4π}{3}$時(shí),v1=-5×0.5sin(5×$\frac{4π}{3}$-$\frac{π}{2}$)=-1.25m/s.
對(duì)速度方程求導(dǎo)得:a=v′=x″=-12.5cos(5t-$\frac{π}{2}$);當(dāng)t=$\frac{4π}{3}$時(shí),a1=-12.5cos(5×$\frac{4π}{3}$-$\frac{π}{2}$)=$-\frac{25\sqrt{3}}{4}$m/s2
(3)在簡諧振動(dòng)的過程中當(dāng)質(zhì)點(diǎn)位移大小為振幅的一半處且向x軸正向運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)的位移可能為正,是0.25m,也可能為負(fù)是-0.25m:
①當(dāng)x=0.25m時(shí),在一個(gè)周期內(nèi),$(5t-\frac{π}{2})=\frac{5}{3}π$,質(zhì)點(diǎn)的速度:v2=-2.5sin$\frac{5}{3}π$=$\frac{5\sqrt{3}}{4}$m/s,加速度:a2=-12.5cos$\frac{5}{3}π$=-6.25m/s2
質(zhì)點(diǎn)所受的力:F1=ma2=0.04×(-6.25)=-0.25N
②當(dāng)x=-0.25m時(shí),在一個(gè)周期內(nèi),$(5t-\frac{π}{2})=\frac{4}{3}π$,質(zhì)點(diǎn)的速度:v3=-2.5sin$\frac{4}{3}π$=$\frac{5\sqrt{3}}{4}$m/s,加速度:a3=-12.5cos$\frac{4}{3}π$=6.25m/s2
所受的力:F2=ma3=0.04×6.25=0.25N
答:(1)初始位移是0,初始速度是2.5m/s;
(2)t=$\frac{4π}{3}$秒時(shí)的位移是$\frac{\sqrt{3}}{4}$m,速度是-1.25m/s,加速度是$-\frac{25\sqrt{3}}{4}$m/s2;
(3)質(zhì)點(diǎn)的位移大小為振幅的一半處且向x軸正向運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻,①當(dāng)x=0.25m時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速度是$\frac{5\sqrt{3}}{4}$m/s,加速度是-6.25m/s2質(zhì)點(diǎn)所受的力是-0.25N;②當(dāng)x=-0.25m時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速度是$\frac{5\sqrt{3}}{4}$m/s,加速度是6.25m/s2 所受的力 0.25N.
點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=Asin(ωt+φ),知道A為振幅,ω為圓頻率.利用位移與速度、加速度的導(dǎo)數(shù)關(guān)系即可解決.
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A. | 點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體的抽象,是一種理想化模型 | |
B. | 點(diǎn)電荷自身不一定很小,所帶的電荷不一定很少 | |
C. | 體積大的物體,只要滿足一定的條件,也可以看成點(diǎn)電荷 | |
D. | 體積小于1mm3的帶電體就是點(diǎn)電荷 |
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A. | 安培力的大小 | B. | 磁場的方向 | ||
C. | 銅棒的重力 | D. | 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 |
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