- 机械振动
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弹簧振子做简谐运动,振动图象如图所示,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、t1、t2时刻振子的位移相同,由a=-,知振子的加速度大小相等,方向相同,故A错误.
B、t1、t2时刻振子的位移相同,经过同一位置,t1时刻离开平衡位置,t2时刻靠近平衡位置,则速度大小相等,方向相反,故B正确.
C、t2、t4时刻振子的位移大小相等,方向相反,则由a=-,知振子的加速度大小相等,方向相反,故C错误.
D、t2、t3时刻图线切线的斜率相等,则振子的速度大小相等,方向相同,故D错误.
故选:B.
如图所示的弹簧振子水平放置,忽略各种阻力时,它将在COB之间来回往复的做简谐振动,其中O点为平衡位置,简谐振动的振幅为A,弹簧的劲度系数为k,原长为L,弹簧振子的周期为T,小球质量为m,且规定向右为位移的正方向.请由此判断下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、简谐运动的位移是相对平衡位置的位移;从C到O,位移向左,为负,并且减小;从O到B,位移为正并且增大,故A错误;
B、从C到O,靠近平衡位置,速度为正并且增大;从O到B,远离平衡位置,速度为正并且减小,故B错误;
C、设t=0时刻,若小球在O点且正向右运动,则小球的位移时间关系为正弦函数的关系,由于简谐振动的振幅为A,弹簧振子的周期为T,则圆频率:,振子的位移:x=Asinωt=Asin
.故C正确;
D、设t=0时刻,若小球刚好在B点,则小球的位移时间关系为余弦函数的关系,所以小球的位移公式为:x=Acos.故D错误.
故选:C
一质点作简谐运动的图象如图所示,则该质点( )
正确答案
解析
解:
A、在0.015s时,位移为负值,则加速度为正值,即加速度为+x方向,速度沿-x方向.故A错误.
B、在0.02至0.04s内,质点由负向最大位移处向平衡位置运动,再运动到正向最大位移处,速度先正方向后负方向,加速度先沿正向后沿负向,速度与加速度方向先同向后反向,速度是先增大后减小,加速度是先减小后增大.故B正确.
C、在第11个0.01s内,相当于第一个周期内第3个0.01s内,速度沿+x方向,而位移方向沿负方向,两者方向相反,速度在不断增大.故C错误.
D、周期T=0.04s,时间t=1s=25T,质点在平衡位置时回复力为零,回复力的瞬时功率为零,在最大位移处速度为零,其瞬时功率也为零,一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零,所以在每1s内,回复力的瞬时功率有100次为零.故D正确.
故选BD
(2011秋•静宁县校级期中)弹簧振子m在BC之间往复运动,已知BC间距离为20cm,振子在2s时间内振动10次,若从某时刻振子经过平衡位置开始计时(t=0),经过
周期振子有正向最大加速度.求:
(1)振子的振幅和周期;
(2)4s内振子通过的路程;
(3)在图中做出该振子的位移-时间图象.
正确答案
解析
解:(1)由题意有:2A==20cm,得振子的振幅为:A=10cm
振子的周期为:T==
s=0.2s
(2)由于t=4s=2T,所以4s内振子通过的路程为:
S=2×4A=8×10cm=80cm
(3)从某时刻振子经过平衡位置开始计时(t=0),经过周期振子有正向最大加速度,此时振子有负向最大位移,则振子的位移-时间图象如图所示
答:(1)振子的振幅是10cm,周期是0.2s;
(2)4s内振子通过的路程是80cm;
(3)在图中做出该振子的位移时间图象如图所示.
如图所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图象,从图象可知( )
正确答案
解析
解:A、从单摆的位移时间图象可以看出两个单摆的周期相等,根据周期公式T=2π可知,两个单摆的摆长相等,周期与摆球的质量无关,故A错误,B正确;
C、从图象可以看出,t=0时刻,甲到达了正向最大位移处而乙才开始从平衡位置向正向的最大位移处运动,所以两单摆相位相差为,故C正确;
D、只有从平衡位置或最大位移处开始计时时,经过相同时间,两球通过的路程才满足S甲=2S乙,故D错误;
故选:BC
某个质点的简谱运动图象如图所示,求振动的振幅和周期.
正确答案
解析
解:由图读出振幅A=10cm
简谐振动方程x=Asin
代入数据-10=10sin
得T=8s
答:振动的振幅为10cm和周期为8s
一弹簧振子作简谐运动,其振动图象如图所示,那么在(T-△t)和(T+△t)两个时刻,振子的:①速度相同;②加速度相同;③相对平衡位置的位移相同;④振动的能量相同.以上选项中正确的是( )
正确答案
解析
解:①在(T-△t)和(T+△t)两个时刻,振子的位移大小相等,方向相反,其位置关于平衡位置对称,速度大小相同,方向也相同,即速度相同.故①正确.
②在(T-△t)和(T+△t)两个时刻,振子的位移大小相等,方向相反,则加速度大小相等,方向相反.故②错误.
③由图读出,这两个时刻的位移大小相等,方向相反,位移不同.故③错误.
④弹簧振子作简谐运动,其能量保持不变,则这两个时刻振动的能量相同.故④正确.
故选:A
摆长为L的单摆做简谐运动,若从某时刻开始计时(取作t=0),当振动到t=时,摆球具有负向最大速度,则单摆的振动图象是( )
正确答案
解析
解:单摆的周期公式为 T=2π,则知t=
=
T,摆球恰具有负向最大速度,此时摆球经过平衡位置向负最大位移处运动,故D正确,ABC错误.
故选:D.
一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示,若再经过
周期开始计时,则图乙描述的是( )
正确答案
解析
解:由乙图知t=0时刻,即开始计时的时刻质点位于平衡位置,且速度向下.
A、此时a处于波峰,过周期后经过平衡位置向上运动,与振动图象计时起点的情况不符.故A错误.
B、此时b经过平衡位置向上运动,过周期后在波谷,与振动图象计时起点的情况相符.故B错误.
C、此时c在波谷,过周期后经过平衡位置向下运动,与振动图象计时起点的情况相符.故C正确.
D、此时d经过平衡位置向下运动,过周期后在波峰,与振动图象计时起点的情况不符.故D错误.
故选:C.
如图两个弹簧振子悬挂在同一支架上,已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz,乙弹簧振子的固有频率为7Hz,当支架受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时,则两个弹簧振子的振动情况是( )
正确答案
解析
解:支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时,甲乙两个弹簧振子都做受迫振动,它们振动的频率都等于驱动力的频率9Hz,由于甲的频率接近于驱动力的频率,所以甲的振幅较大.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
某单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、由图读出t1时刻位移最大,说明摆球在最大位移处,速度为零,回复力最大,加速度最大.故A错误.
B、由图读出t2时刻位移为零,说明摆球在平衡位置,摆球速度速度最大,回复力最大.故B正确.
C、由图读出t3时刻位移最大,说明摆球在最大位移处,速度为零,回复力最大.故C正确.
D、由图读出t4时刻位移为零,说明摆球在平衡位置,摆球速度速度最大,回复力最大.故D错误.
故选:BC.
质点做简谐运动x-t的关系如图,以x轴正向为速度v的正方向,该质点的v-t关系是( )
正确答案
解析
解:质点通过平衡位置时速度最大,由图知在内,1s和3s两个时刻质点通过平衡位置,速度最大,根据图象切线的斜率等于速度,可知,1s时刻速度为负向,3s时刻速度为正向,故具有最大正方向速度是3s.
由加速度与位移的关系:a=-,可知,质点具有最大正方向加速度时有最大负向的位移,由图看出该时刻在2s,所以质点具有最大正方向加速度的时刻是2s,故B正确.
故选:B.
一列简谐波某时刻的波形图如图甲所示,乙图表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象.则( )
正确答案
解析
解:A、由甲图看出,图示时刻质点a的位移为正向最大,而振动图象t=0时刻质点的位移为零,所以图乙不可能是图甲中a的振动图象.故A错误.
B、若波沿x轴正方向传播,b质点的速度方向沿y轴正方向,此时刻b的位移为零,由乙图看出t=0时刻质点经过位置沿y轴正方向振动,所以乙图是甲图中b质点的振动图象.故B正确.
C、图甲中质点c此时刻处于波谷,位移为负向最大,图乙不可能c点的振动图象.故C错误.
D、若波沿x轴负方向传播,d质点的速度方向沿y轴正方向,此时刻d的位移为零,与乙图t=0时刻质点的状态相同,所以乙图是甲图中d质点的振动图象.故D正确.
故选BD
卡车在水平道路上行驶,货物随车厢底板上下振动而不脱离底板,设货物的振动为简谐运动,以向上的位移为正,其振动图象如图所示,在图象上取a、b、c、d四点,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:a点对应的时刻货物的位移为正向最大,根据简谐运动的特征得知,其加速度为负向最大,即向下最大,根据牛顿定律得知,货物处于失重状态,货物对车厢底板的压力小于货物的重力.b、d点对应的时刻货物的位移为零,其加速度为零,根据牛顿定律得知,货物对车厢底板的压力等于货物的重力.
c点对应的时刻货物的位移为负向最大,根据简谐运动的特征得知,其加速度为正向最大,即向上最大,根据牛顿定律得知,货物处于超重状态,货物对车厢底板的压力大于货物的重力.
所以a点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小,c点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大,d点对应的时刻货物对车厢底板的压力等于货物重力.故A正确,BCD错误
故选:A.
如图甲所示是演示沙摆振动图象的实验装置在木板上留下的实验结果.沙摆的运动可看作是简谐运动.若手用力F向外拉木板作匀速运动,速度大小是0.20m/s.如图乙所示的一段木板的长度是0.60m,那么这次实验所用的沙摆的固有周期为______s,该沙摆摆长为______cm.( 结果均保留2位有效数字,计算时可以取π2=g)
正确答案
解析
解:由题,薄木板水平匀速运动,运动时间为:
设沙摆的周期为T,由图看出,2T=t,得:T=1.5s.
由单摆的周期T=,得:
=0.56m=56cm
故答案为:1.5 56
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