2018版物理新课堂同步选修3-4沪科版:第1章 章末分层突破
2018版物理新课堂同步选修3-4沪科版:第1章 章末分层突破第3页

  该质点再经多长的时间第三次经过P点.

  【解析】 若质点沿图中①的方向第一次过P点,历时3 s;由P到B,再由B到P共历时2 s,则由其对称性知P、B间往返等时,各为1 s,从而可知T/4=4 s,周期T=16 s.第三次再过P点,设由P向左到A再返回到P,历时为一个周期T减去P、B间往返的2 s,则需时t=16 s-2 s=14 s.

  

  若沿图中②的方向第一次过P点,则有

  3-tOP=2+tPO+tOP=T′/2,而tOP=tPO

  由上两式可解得tOP=tPO= s,T′= s

  则质点第三次过P点历时t′=T′-2 s= s.

  【答案】 14 s或 s

   光滑水平面上的弹簧振子,振子质量为50 g,若在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时,在t=0.2 s时,振子第一次通过平衡位置,此时速度为4 m/s.则在t=1.2 s末,弹簧的弹性势能为________ J,该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为________Hz,1 min内,弹簧弹力对弹簧振子做正功的次数为________次.

【解析】 根据其周期性及对称性,则有周期T=0.8 s,振子的最大速度为4 m/s,则最大动能Ekm=mv2=0.4 J.根据振子振动的周期性判定在t=1.2 s末,振子在最大位移处,据机械能守恒有Ep=Ekm=0.4 J,物体的振动周期为0.8 s,则其动能的变化周期为=0.4 s,所以动能的变化频率为2.5 Hz.在物体振动的1个周期内(向平衡位置运动时弹力做正功)弹力两次做正功,根据其周期性可求得1 min内弹力做正功的次数为n=×2次=150次.