- 机械振动
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如图所示为一弹簧振子做简谐运动的振动图象,根据图象可以判断( )
正确答案
解析
解:
A、tl时刻和t2时刻振子位移大小相等,方向相同,但两个时间的位移并不总是大小相等、方向相反,(t2--t1)小于.故A错误.
B、t2时刻和t3时刻振子关于平衡位置对称,速度大小相等,方向都沿负方向,方向相同.故B错误.
C、t2时刻和t4时刻位移大小相等、方向相反,根据简谐运动的特点F=-kx,所以两个时刻加速度大小相等、方向相反.故C正确.
D、t1时刻和t3时刻振子的位移大小相等、方向相反,弹簧可能都处在伸长状态,也可能t1时刻处于压缩状态,t3时刻处于伸长状态,弹簧长度一定不等.故D错误.
故选C
如图所示,某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=Asin
,则质点( )
正确答案
解析
解:A、第3s末与第5s末的位移大小相等,方向相反,而位移是矢量,两时刻的位移不同.故A错误.
B、说法不科学,应说成:质点在t=1s末时刻速度方向为正方向.故B错误.
C、第3s末至第5s末时间内,质点一直沿负方向运动,速度方向相同.故C正确.
D、第5s末与第6s末时间内,质点沿负方向运动,第6s末与第7s末时间内,质点沿正方向运动.故D错误.
故选C
如图是关于简谐运动的四个图象,下列说法正确的是( )
①.若甲表示位移,则丙表示速度 ②.若甲表示位移,则乙表示加速度
③.若丁表示位移,则乙表示速度 ④.若乙表示速度,则丙表示位移
正确答案
解析
解:①、若甲表示位移,t=0时刻,质点的速度为正向最大,所以丙表示速度图象.故①正确;
②、若甲表示位移,t=0时刻,位移为零,在前周期内,位移向正向最大变化,则t=0时刻质点的加速度为零,并且在前
周期内,加速度向负向最大变化,所以乙表示加速度图象.故②正确.
③若丁表示位移,t=0时刻,质点的速度为0,在前周期内,位移为负值,物体振子向平衡位置运动,速度沿正方向,所以乙不表示速度图象.故③错误;
④、若乙表示速度,t=0时刻质点处于最大位移处,与丙图象情况相同,所以丙表示位移.故④正确.
故选:C
一质点做简谐运动的振动图象如图所示,质点的速度与加速度方向相同的时间段是( )
正确答案
解析
解:A、在0~0.3s时间内,质点的速度沿负方向,加速度方向与位移方向相反,沿负方向,则速度方向与加速度方向相同.故A正确.
B、在0.3s~0.6s时间内,质点的速度负方向,加速度方向为正方向方向,两者方向相反.故B错误.
C、在0.6S~0.9s时间内,质点的速度沿正方向,加速度方向沿正方向,两者方向相同.故C正确.
D、在0.9s~1.2s时间内,质点的速度为正方向,加速度沿负方向,两者方向相反.故D错误.
故选:AC.
一个质点做简谐运动,其振动图象如图所示,质点在哪两段时间内速度与加速度的方向是相同的( )
正确答案
解析
解:速度与加速度方向相同,说明振子正在加速,即振子正在靠近平衡位置,位移正在减小,为0.3~0.6s和0.9~1.2s;
故选:D.
简谐运动的振动图线可用下述方法画出:
如图(1)所示,在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图(2)所示.
①刚开始计时时,振子处在______位置(填左边最大位移处或右边最大位移处),t=17s时振子相对平衡位置的位移是______cm,此时速度为______(填正或负)向最大.
②若纸带运动的速度为2cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是______cm.
正确答案
左边最大位移处
0
正
4
解析
解:①由图2知刚开始计时时,即t=0时刻,振子处在左边最大位移处位置.
周期为T=4s,而t=17s=4T,根据振子的周期性可知t=17s时振子经过平衡位置,相对平衡位置的位移是0.此时速度为正向最大.
②振动图线上1、3两点时间间隔为t=2s,则振动图线上1、3两点间的距离为:s=vt=2cm/s•2s=4cm
故答案为:①左边最大位移处、0、正;②4.
在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图象如图所示.假设向右的方向为正方向,则质点在第一个周期内加速度向左且速度向右的时间段是( )
正确答案
解析
解:据题意,假设向右的方向为正方向,则质点在第一个周期内加速度向左即为负方向,根据a=-知加速度与位移方向相反,则位移应为正方向,
即时间段在1-2s内;
根据位移图象的斜率等于速度,可知速度向右,为正值,应在0~1s内,故A正确.
故选:A.
如图所示是甲、乙两弹簧振子的振动图象,则可知( )
正确答案
解析
解:A、振子的相位:φ=φ0+ωt=φ0+t,由图示图象可知,两弹簧振子的周期T不同,初相位相同φ0,不同时间t它们的相位φ=不同,故A错误;
B、由图示图象可知,两振子的振幅之比为2:1,由于不知道两弹簧的劲度系数关系,无法确定两振子回复力的最大值之比,故B错误;
C、由图示图象可知,有时振子乙速度最大,振子甲速度为零,有时振子乙速度最大,振子甲速度也最大,故C错误;
D、由图示图象可知,甲的周期为2s,则其频率为0.5Hz,乙的周期为1s,其频率为1Hz,甲乙两振子的振动频率之比f甲:f乙=1:2,故D正确;
故选:D.
如图所示为一弹簧振子的振动图象,在0~0.8s 时间内,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、振子在0和0.8s时刻位移为零,势能最小,动能最大,这两个时刻之后位移为负,故这两个时刻速度为负方向,故A错误;
B、0.2s时刻位移为负的最大,根据胡克定律F=-kx,回复力为正的最大,根据牛顿第二定律,故加速度为正的最大,故B正确;
C、0至0.4s振子的位移一直为负值,根据胡克定律F=-kx,回复力一直为正值,故加速度一直为正值,故C错误;
D、在0.2s至0.4s时间内,位移为负值,且不断减小,故振子的速度为正值;根据胡克定律F=-kx,回复力一直为正值,故加速度一直为正值,故D正确;
故选BD.
在光滑水平面上,有三条互相平行的不同材质的绳索,绳索的左端A、B、C齐平,EF、MN是分别与ABC平行的二条界线,且EA=EM.现让三条蝇索的左端同时沿水平面在ABC所在直线上开始振动,经一定时间后,两条绳索在MN界线处刚好起振,一条绳索在EF界线处刚好起振,如图所示.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AD、由图可以看出AB相同时间内传播的距离相等,C传播的距离为AB的一半,故AB波速相等,C的波速为AB的一半,A错误,D正确;
B、由图中的波形图可以看出B波长最长,AC波长一样,B正确;
C、设λA=λ=λC,则λB=λ
设vA=vB=v,则vC=v
由λ=得:f=
,则fA=
,fB=
,fC=
=2
,可见AC频率不一样大,C错误;
故选:BD.
在弹簧振子的小球上安置记录笔,当小球振动时便可在匀速移动的纸带上画出振动图象.如图是两个弹簧振子在各自纸带上画出的曲线,若纸带N1和纸带N2移动的速度v1和v2的关系为v2=2v1,则纸带N1、N2上曲线所代表的振动周期T1和T2的关系为( )
正确答案
解析
解:设板长为L,则:
T1=;
T2=;
根据题意,有:
v2=2v1
故T2=T1
故选D.
如图所示为质点的振动图象,下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、质点的振幅为2cm,质点任意四分之一周期内通过的路程可以等于振幅可以小于振幅也可以大于振幅,比如从1s到3s的路程小于2cm,从3s到5s的路程大于2cm,故A错误;
B、振幅指偏离平衡位置的最大距离,是标量,所有质点的振幅都为2cm,故B错误.
C、4s末,质点出于平衡位置,回复力为零,则加速度为零,由图可以看出速度为负,故C正确.
D、10s末质点位置与2s时位置相同,处于波峰,回复力向下,则加速度为负,故D错误.
故选:C.
(2014春•上海校级期末)如图为某单摆的振动图象,则它的频率为______;从0时刻起1分钟内经过的路程为______.
正确答案
0.5Hz
240cm
解析
解:振幅是振子离开平衡位置的最大距离,则从图象看出,振幅为 A=2cm;
周期为单摆完成一次全振动的时间,从图象看出,周期 T=2s
频率为 f==0.5Hz.
从0时刻起1分钟内经过的路程为 s=•4A=
×4×2cm=240cm
故答案为:0.5Hz,240cm.
有一单摆做简谐振动的振动图象如图所示,当地的重力加速度为g=10m/s2,π2≈10.求:
(1)单摆的摆长;
(2)写出对应的振动方程;
(3)由回复力产生的最大加速度大小为a1,t=1.25s时由回复力产生的加速度大小为a2,a1:a2是多少?
正确答案
解析
解:(1)由图可知:单摆的周期T=2s.
根据 可解得 L=
代入解得 L=1m
(2)单摆振动的振幅A=5cm,角速度为ω==πrad/s,所以该单摆的振动方程为x=5sinπt cm.
(3)t=1.25s单摆的位移大小为x=5sinπt cm=cm.
单摆做简谐振动时,a与x大小成正比,则有a1:a2=A:x=:1.
答:(1)单摆的摆长是1m;
(2)单摆对应的振动方程x=5sinπt cm;
(3)由回复力产生的最大加速度大小为a1,t=1.25s时由回复力产生的加速度大小为a2,a1:a2是:1.
一列简谐横波以v=2m/s的速度沿x轴负方向传播,右图是t=0时刻的波形图,下列描述某质点振动的图象正确的是( )
正确答案
解析
解:由波动图象可知,该波的波长λ=4m,则周期T==2s;
A、因振动图象的周期与波动周期相等,而A中的周期为4s,故A错误;
B、由波动图可知,2质点0时刻处于平衡位置且向上运动,故振动图象应从0点向上去,故B错误;
C、4质点此时处于平衡位置向下运动,故C正确;
D、振动图象的周期为4s,故D错误;
故选C.
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