如图所示,一根固定在墙上的水平光滑杆,两端分别固定着相同的…——2022 高考物理第 11 题答案解析

2022_浙江卷

2022 浙江 第 11 题 单选题 区分题
2022_浙江卷

11. 如图所示,一根固定在墙上的水平光滑杆,两端分别固定着相同的轻弹簧,两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v 向右运动,小球将做周期为T的往复运动,则(  )

A. 小球做简谐运动
B. 小球动能 变化周期为的 $\frac { T } { 2 }$
C. 两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T
D. 小球的初速度为 $\frac { \nu } { 2 }$ 时,其运动周期为2T
参考答案

B

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【答案】B

【解析】

【详解】A.物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比,且方向总是指向平衡位置,可知小球在杆中点到接触弹簧过程,所受合力为零,此过程做匀速直线运动,故小球不是做简谐运动,A错误;BC.假设杆中点为O,小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A ,小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为B,可知小球做周期为T的往复运动过程为

$$ O \to A \to O \to B \to O $$

根据对称性可知小球从 $O A O$ 与 $O \to B \to O$ ,这两个过程的动能变化完全一致,两根弹簧的总弹性势能的变化完全一致,故小球动能的变化周期为 $\frac { T } { 2 }$ ,两根弹簧的总弹性势能的变化周期为 $\frac { T } { 2 }$ ,B正确,C 错误;
D.小球的初速度为 $\frac { \nu } { 2 }$ 时,可知小球在匀速阶段的时间变为原来的2倍,接触弹簧过程,根据弹簧振子周期公式

$$ T _ { 0 } = 2 \pi \sqrt { \frac { m } { k } } $$

可知接触弹簧过程所用时间与速度无关,即接触弹簧过程时间保持不变,故小球的初速度为 $\frac { \nu } { 2 }$ 时,其运动周期应小于2T,D 错误;

故选 B。

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