- 机械振动
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如图所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象(x-t图),下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在t1和t3时刻,对应点切线的斜率正负不同,故速度方向不同,则速度不同,A错误;
B、在t3和t4时刻,对应点切向的斜率大小和正负都相同,则速度相同,故B正确;
C、在t4和t6时刻,对应点切线的斜率正负不同,故速度方向不同,则速度不同,C错误;
D、在t1和t6时刻,对应点切向的斜率大小和正负都相同,则速度相同,故D正确;
故选:BD.
质点做简谐运动,其x-t关系如图,以x轴正向为速度v的正方向,则对应的v-t图象是( )
正确答案
解析
解:由图象x-t图象可知,t=0时质点在正的最大位移处,速度为零,然后质点向平衡位置运动,速度方向是负的,经过T,质点到达平衡位置,速度达到负的最大值,由图示v-t图象可知,B正确;
故选:B.
老师为演示简谐横波的形成过程,挑了30个身高差不多的同学在操场上排成一排,相邻同学间隔0.5m,然后从排头的同学开始,周期性地做蹲下、站起的动作,后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动,并一个一个依次向后传,每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4s,则( )
正确答案
解析
解:A、每位同学蹲下、站起过程中做的是简谐运动,是变速运动,故A错误.
B、后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动,则从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时29×0.5s=14.5 s.故B错误.
C、D、每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4s,则简谐运动的周期为 T=4s,波传播一个波长的时间也为4s.而后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动,相邻同学间隔0.5m,则波长为λ=×0.5m=
×0.5m=4m,第一位同学和第五位同学相距2m,等于半个波长,所以第一位同学和第五位同学的动作总是相反,故C正确,D错误.
故选:C.
质点在x轴上做简谐运动的振动图象如图,那么( )
正确答案
解析
解:A、x-t图象的切线斜率表示速度,故在t=0.4s时,速度为零,最小,故A错误;
B、x-t图象的切线斜率表示速度,故在t=0.1s时的速度最大;根据F=-kx判,在t=0.1s时的回复力为零,故加速度为零;故B错误;
C、在0~0.1s内,质点靠近平衡位置,是加速,加速度与速度同方向,故C正确;
D、在0.1~0.2s内,质点反向远离平衡位置,是减速,速度为负,加速度为正,故D错误;
故选:C.
如图甲是一列简谐横波在t=0.01s时刻的波形图,图乙是质点P的振动图象,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A由乙图知,质点P的振动周期为0.02s,在t=0.01s时质点P由平衡位置向上运动,由波动图象可知,t=0.005s时,质点P在波谷处,Q在波峰处,此时质点P向平衡位置运动,质点Q由波峰向平衡位置运动,故1m<x<2m范围内的质点正在向y轴的负方向运动,所以A正确;
B、由乙图知t=0.01s时质点为P向上运动,由甲图,根据波形的平移法得知,波沿x轴正方向传播,故B错误;
C、t=0.01s时质点P向平衡位置运动,则质点Q由平衡位置向波谷运动,周期为0.02s,故质点Q从0.01s至0.015s刚好为,故质点为Q向平衡位置运动,动能逐渐减小,C正确;
D、t=0.01s到t=0.025s质点振动经过T,由于质点初速度位置不在平衡位置和波峰或波谷,故质点R通过的路程不等于3A,故D错误.
故选:AC.
一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点,相距14m,B点在A点的右方.一列简谐横波沿此长绳向右传播,当A点的位移达到正方向最大时,B点的位移恰好为零,且向下运动.经过1s后,A点的位移为零,且向下运动,而B点的位移恰好达到负方向最大,则这列简谐横波的波速可能为( )
正确答案
解析
解:由题,当a点的位移达到正极大值时,b点的位移恰为0,且向下运动,
得到xab=(n+)λ,n=0,1,2,…
根据题意,经过1s后,a点的位移为0,且向下运动,而b点的位移恰达到负极大值,则有t=(k+)T,k=0,1,2,….
则得到波长λ=,T=
,波速v=
=
m/s
当n=0,k=0时,v=m/s;
当n=1,k=1时,v=10m/s;
当n=1,k=0时,v=2m/s;
由于n,k都是整数,v不可能等于14m/s和4m/s.故BC正确;
故选:BC.
如图是简谐运动物体的振动图象,( )
正确答案
解析
解:A、t=0时刻x=0,说明振动图象从平衡位置开始计时,故A正确.
B、2s末图象的斜率为负值,说明速度沿x轴负方向,位移为零,加速度为零,故B错误.
C、2s末振子经过平衡位置,速度最大,加速度为零,故C正确.
D、1s末到达最大位移处,速度为零,由a=-,知加速度最大,故D错误.
故选:AC.
一质点做简谐运动的图象如图所示.求
(1)质点离开平衡位置的位移x和时间t的函数关系式;
(2)从t=0到t=5×10-2s的时间内,质点的路程s和位移x的大小.
正确答案
解析
解:(1)由x-t图象得到周期为0.02s,振幅为2cm,故角频率:
rad/s
故质点离开平衡位置的位移x和时间t的函数关系式为:
x=Asinωt=2sin100πt(cm)
(2)从t=0到t=5×10-2s的时间内,△t=5×10-2s=2.5T
一个周期内质点通过的路程是4个振幅,故路程:
S=10A=20cm
位移为0;
答:(1)质点离开平衡位置的位移x和时间t的函数关系式为x=2sin100πt(cm);
(2)从t=0到t=5×10-2s的时间内,质点的路程s为20cm,位移x的大小为零.
已知心电图记录仪的出纸速度(纸带移动的速度)是2.5cm/s,如图所示是仪器记录下来的某人的心电图,图中每个小方格的边长为0.5cm,由此可知:此人心率为______次/分.
正确答案
解析
解:由图可知,两次心跳间隔的时间t==
=0.8s;
则人的心率为:=75
即人的心率为75次/分;
故答案为:75.
某同学为研究竖直放置的弹簧振子的振动规律,用力传感器竖直钩住弹簧振子(如图甲所示),结果的到了力随时间变化的关系图,如图乙所示,弹簧振的运动周期为______,弹簧振子到达最高点时弹簧处于______状态.
正确答案
0.4s
失重
解析
解:由图知:弹簧振的运动周期为 0.4s.
当F=4N时,振子通过平衡位置,可知振子的重力为G=4N
弹簧振子到达最高点时弹力为F=1N,小于重力,所以振子处于失重状态.
故答案为:0.4s;失重.
弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动,从振子通过O点开始计时,振子第一次通过M点用了0.3s,又经过0.2s第二次通过M点,则振子第3次通过M点大约还要经过______s或______s时间.
正确答案
解析
解:如图,假设弹簧振子在水平方向BC之间振动,如图1,若振子开始先向左振动,振子的振动周期为T=4×(0.3+
s=1.6s,则振子第三次通过M点还要经过的时间是t=1.6s-0.2s=1.4s.
如图2,若振子开始先向右振动,振子的振动周期为T=2×0.2s+s=
,则振子第三次通过M点还要经过的时间是t=0.2s+
s=
s.
故答案为:1.4;
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、据图象可知,T=8s,故A正确;
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:AC.
如图所示为一弹簧振子做简谐运动的振动图象.由图象可知,8s末弹簧振子的加速度为______m/s2,0~10s内弹簧振子通过的路程为______cm.
正确答案
0
10
解析
解:
在第8秒末,振子的位移为零,由a=-可知,加速度为0,
由图知,振幅A=2cm,周期T=8s.则在0到10秒内,振子通过的路程为S=5A=5×2cm=10cm.
故答案为:0,10
如图为一单摆做简谐运动的振动图象,在如图所示的时间范围内,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图知,0.2s时的位移与0.4s时的位移大小相等,但方向相反,所以位移不相同.故A错误.
B、根据简谐运动特征:F=-kx知,0.2s时的回复力与0.4s时的回复力大小相等,但方向相反.故B错误.
C、0.4s与0.6s时质点的位移相同,表示质点经过同一位置,动量大小相等,方向相反.故C错误.
D、由a=-分析得知,两个时刻的加速度相同.故D正确.
故选D
一弹簧振子做简谐运动,振动图象如图所示,则( )
正确答案
解析
解:A、x-t图象上点的切线斜率表示速度,t1、t2时刻振子的速度反向,但大小相等,故A正确;
B、x-t图象上点的切线斜率表示速度,t2、t3时刻振子的速度大小相等、方向也相同,故B错误;
C、t1、t2时刻振子的位移相同,根据a=-,加速度也相同,故C错误;
D、t2、t4时刻振子的位移相反,根据a=-,加速度也相反,故D正确;
故选:AD.
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