1、(2022·湖南卷·T16(1))下端附着重物的粗细均匀木棒,竖直浮在河面,在重力和浮力作用下,沿竖直方向做频率为 的简谐运动:与此同时,木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动,如图(a)所示。以木棒所受浮力F为纵轴,木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系,浮力F随水平位移x的变化如图(b)所示。已知河水密度为 ,木棒横截面积为S,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A. x从 到 的过程中,木棒的动能先增大后减小
B. x从 到 的过程中,木棒加速度方向竖直向下,大小逐渐变小
C. 和 时,木棒的速度大小相等,方向相反
D. 木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为
E. 木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波,波速为
【答案】ABD
【解析】
A.由简谐运动的对称性可知,0.1m、0.3m、0.5m时木棒处于平衡位置;则x从 到 的过程中,木棒从平衡位置下方向上移动,经平衡位置后到达平衡位置上方,速度先增大后减小,所以动能先增大后减小,A正确;
B.x从 到 的过程中,木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置),加速度竖直向下,大小减小,B正确;
C. 和 时,由图像的对称性知浮力大小相等,说明木棒在同一位置,竖直方向速度大小相等,速度方向相反,而两时刻木棒水平方向速度相同,所以合速度大小相等,方向不是相反,C错误;
D.木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子,设木棒长度为L,回复力系数为k,平衡位置时木棒重心在水面下方 ,则有
木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时
木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时
可解得
,
D正确;
E.木棒上各质点相对静止随木棒一起运动,不能看成向x轴正方向传播的机械横波,E错误。
故选ABD。