精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
1.一质量为m,侧面积为S的正方体木块,放在水面上静止(平衡),如图所示.现用力向下将其压入水中一段深度后(未全部浸没)撤掉外力,木块在水面上上下振动,试判断木块的振动是否为简谐运动.

分析 根据物体做简谐振动的条件,物体受到的回复力的大小满足:F=-kx即可判定.

解答 解:设水的密度是ρ1,木块的密度是ρ2,木块排开水的体积:${V}_{1}=\frac{m}{{ρ}_{1}}$,木块的体积:${V}_{2}=\frac{m}{{ρ}_{2}}$,浸入水中的木块的高度:${h}_{0}=\frac{{V}_{1}}{S}$
设木块在外力的作用下向下的位移是:△x,则撤去外力后,木块受到的浮力:F1S(h0+△x)g=ρ1Sh0g+ρ1S△xg=mg+ρ1Sg•△x
木块受到的合外力:F=F-mg=ρ1Sg•△x,方向向上;
同理可得,木块浸入水中的深度小于h0的差为△x时,受到的合外力仍然是:ρ1Sg•△x,方向向下.
(1)综上可知,木块在深度为h0上下受到的合外力总是与它的位移△x成正比,方向与位移的方向相反,满足F=-k△x.
所以,若木块上下振动的范围比较小,水的阻力可以忽略不计时,木块的振动是简谐运动;
(2)若木块上下振动的范围比较大,水的阻力不可以忽略不计时,木块向下的位移为△x时,受到的合外力:F′=ρ1Sg•△x-f,方向向上;
木块浸入水中的深度小于h0的差为△x时,受到的合外力仍然是:F′=ρ1Sg•△x-f,方向向下,不满足F=-k△x.木块的振动不是简谐运动.
答:若木块上下振动的范围比较小,水的阻力可以忽略不计时,木块的振动是简谐运动;若木块上下振动的范围比较大,水的阻力不可以忽略不计时,木块的振动不是简谐运动.

点评 该题将阿基米德定律与对问题的受力分析相结合,考查物体做简谐振动的条件相结合,属于将物理学的知识与生活中的现象相结合的题目.解答的关键是正确对木块进行受力分析,得出F=-kx的表达式.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

19.如图所示,闭合线圈abcd自高处落下,经过一个匀强磁场区域,问在什么位置线圈中有感应电流产生(  )
A.位置1B.位置2C.位置3D.三个位置都有

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

12.某学校物理研究性学习小组为了较精确地测量某一电池的电动势和内阻(电动势约为1.5V,内阻约为1Ω),从实验室选定了如下实验器材:
A.定值电阻R0(阻值为900Ω)
B.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为2 A)
C.电流表G(满偏电流3.0mA,内阻为100Ω)
D.电流表A(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)
E.开关一个,导线若干

(1)请将图甲中实验电路补充完整
(2)根据图甲补充完整后的电路图,将图乙所示的实物图连接完整
(3)图丙为该学习小组根据正确的实验得到的数据画出的图线,纵坐标I1为电流表G的示数,横坐标I2为电流表A的示数,则可知被测电源的电动势为1.4V,内阻为0.67Ω(保留两位有效数字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

9.如图所示,A、B、C为三块竖直平行放置的相同金属板,A、B与电源连接后,用绝缘细线悬挂的带电小球处于静止时,细线与竖直方向的夹角为a,以下判断正确的是(  )
A.保持K闭合,把C板向右平移一些后,a减小
B.保持K闭合,把C板向右平移一些后,a变大
C.断开电键K,把C板向右平移一些后,a变小
D.断开电键K,把C板向右平移一些后,a变大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:填空题

16.变压器初、次级匝数比为55:9,初级接压u=311sin100πtV n的交流电源上,则与次级并联的电压表的读数为36V,当次级接上60Ω的电灯一盏时,流过电灯的电流为0.6A,变压器输入功率为21.6W.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

6.下列说法中正确的是(  )
A.磁感线从磁体的N极发出,终止于S极
B.电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷
C.电场线和磁感线都是在空间实际存在的闭合的曲线
D.根据电场强度的定义式E=$\frac{F}{q}$,电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

13.速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束,其运动轨迹如图所示,其中DA=$\frac{3}{5}$DC,则下列说法正确的是(  )
A.甲粒子带正电、乙束粒子带负电
B.甲粒子的比荷大于乙束粒子的比荷
C.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于$\frac{E}{{B}_{1}}$
D.若甲、乙两束粒子的电荷量相等,则甲、乙两束粒子的质量比为5:3

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

10.如图所示,在正点电荷Q的电场中有A、B、C、D四点,A、B、C为等边三角形的三个顶点,D为AB的中点,A、B、C、D四点处的电势分别用φA、φB、φC、φD表示,已知φAB,φCD,点电荷Q在A、B、C三点所在平面内,则(  )
A.点电荷Q一定在AB的连线上
B.点电荷Q不一定在CD的连线上
C.将正试探电荷从C点搬运到A点,电场力做负功
D.将正试探电荷从C点搬运到B点,电场力做正功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

11.一列横波波速v=40cm/s,在某一时刻的波形如图甲所示,在这一时刻质点A振动的速度方向沿y轴正方向.求:

(1)这列波的周期和传播方向;
(2)从这一时刻起在0.5s内质点B运动的路程和位移;
(3)在图乙中画出再经过0.75s时的波形图.(至少画出一个周期的图象)

查看答案和解析>>

同步练习册答案