- 机械振动
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如图所示的振动图象中,A、B点所对应的时刻,振子的( )
正确答案
解析
解:A、B、D、由图可知AB在t轴上方,位移x=1cm,位移相同,所以弹力F=-kx即弹力大小相同,方向指向x轴负方向;根据牛顿第二定律,加速度也指向x轴的负方向;故ABD错误;
C、由图可知过AB点作图线的切线,A切线与x轴的正方向的夹角小于90°,切线斜率为正值,即振子的速度方向指向x轴的正方向,B切线与x轴的正方向的夹角大于90°,切线斜率为负值,即振子的速度方向指向x轴的负方向,故C正确;
故选:C.
(2015秋•黔南州月考)某时刻O处质点沿y轴向下开始简谐振动,形成沿x轴正向传播的简谐横波,O处质点开始振动后t=0.8s时的图象如图所示.P点是x轴上距坐标原点96cm处的质点.则该波的波速是______m/s;从O处质点开始振动计时,经过______s,P处质点开始振动;从P处质点开始振动,再经______s,P处质点第一次经过波峰.
正确答案
解析
解:由题意可知,波的周期为T=0.8s,由图象可知,波长为λ=24cm=0.24m,则波速为:v=m/s.则经:
s,波源的振动传至P处,P处质点开始向下振动,再经
s,P处质点第一次经过波峰.
故答案为:0.3,3.2,0.6
如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O点.物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零,则物块从A运动到B的过程中( )
正确答案
解析
解:
A、物块从A运动到B的过程中,物块竖直方向受到的重力和支持力二力平衡,水平方向上受到弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力,弹簧先大于摩擦力、再等于摩擦力,后小于摩擦力,合力先向左后向右,所以物块先向左加速运动后向左减速运动,则动能先增大后减小.故A正确.
B、由上分析可知,当弹簧的拉力等于摩擦力时,物块的速度最大,动能最大,此时弹簧处于拉伸状态,位置应在OA之间,不可能在O点,故B错误.
C、物块速度最大时,有F=kx=μmg,可得:弹簧伸长的长度 x=,x与OA间的距离无关,即物块动能最大的位置与AO的距离无关.故C错误.
D、物块从O向B运动过程中,物块的动能减小,内能和弹性势能增加,根据能量守恒定律得知:动能的减小量等于内能增加量与弹性势能的增加量之和,所以动能的减小量大于弹性势能的增加量.故D正确.
故选:AD.
某质点做简谐运动,先后以相同的速度v通过A、B点,中间历时1s,过B点后再经过4s以大小仍为v的速度恰经过B点,则该质点振动的周期可能为______s、______s或______s.
正确答案
4
2
10
解析
解:可能:简谐运动的质点,先后以同样大小的速度通过A、B两点,则可判定这两点关于平衡位置O点对称,所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等.
那么平衡位置O到B点的时间:
t1=s
因过B点后再经过t=4s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点,则有从B点到最大位置的时间:
t2=s=2s
因此,质点振动的周期是:
T=4×(t1+t2)=10s;
也可能:过B点后再经过4s以大小仍为v的速度恰经过B点,即完成一个周期,或二个周期,或n个,
那么周期T=4s,或2s;
故选:4,2,10.
一质点作简谐运动,它从最大位移处经0.3s第一次到达某点M处,再经0.2s第二次到达M点,则其振动频率为( )
正确答案
解析
解:质点作简谐运动,它从最大位移处经0.3s第一次到达某点M处,再经0.2s第二次到达M点,从M位置沿着原路返回到最大位移的时间也为0.3s,故完成一个全振动的时间为:T=0.3+0.2+0.3=0.8s;
故频率为:f=;
故选:D.
对于做简谐运动的弹簧振子,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、弹簧振子的运动具有重复性,经过任意位置(除最大位移处)速度有来回两个相反的方向,故A正确;
B、若位移为负值,则速度可正可负还可以为零,故B错误;
C、振子每次通过平衡位置时,加速度为零,故相同;但速度有两个相反的方向,故不一定相同,故C错误;
D、振子每次通过同一位置时,速度最大,加速度为零,故D错误;
故选:A.
如图所示,光滑水平面上有一个弹簧振子,平衡位置为O,将小球拉到距离O点L处静止释放,回到平衡位置的时间为0.1s,若将小球拉到距离O点2L处由静止释放,回到O点的时间t为( )
正确答案
解析
解:将弹簧振子的振幅从L增大到2L,由于弹簧振子的周期与振幅无关,所以周期不变,释放后小球第一次运动到O点所需的时间为四分之一周期,还是0.1s;
故选:A.
将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为m的物块,将物块向下接离平衡位置后松开,物块就上下做简谐运动,如图所示,已知其振动周期恰好等于以物块平衡时的伸长量为摆长的单摆周期,重力加速度为g,求物块从最高点运动到最低点的过程中,弹簧弹力的冲量.
正确答案
解析
解:设物块处于静止时弹簧的伸长量为L,做单摆时周期为:T=2π
根据胡克定律有:kL=mg
由以上两式的竖直方向上做弹簧振子时的周期为:T=2π
物块从最高点运动到最低点,根据周期性,用时为:t=(n+)T (n=0,1,2,3…)
由I弹-mgt=0-0
得:I弹=(2n+1)πmg,其中n=0,1,2,3…方向竖直向上,
答:物块从最高点运动到最低点的过程中,弹簧弹力的冲量为(2n+1)πmg,其中n=0,1,2,3…方向竖直向上.
一位学生研究弹簧振子的运动,当振子经过平衡位置时开始记时,并从零开始记数,以后振子每经过平衡位置他就记一次数,在4s内正好数到10,则这个弹簧振子的频率是______,周期是______.
正确答案
1.2Hz
0.8s
解析
解:振子每经过平衡位置他就记一次数;故4s内振子完成5次全振动,故频率f==1.2Hz;
周期T==
=0.8s;
故答案为:1.2Hz;0.8s
如图所示,一弹簧振子在B、C间做简谐运动,O为平衡位置,BC间距离为10cm,从B到C运动一次的时间为1s,则( )
正确答案
解析
解:A、由题,振子从B到C运动一次的时间为半个周期,则周期为T=2s;B(或C)到O的距离等于振幅,则振幅A=5cm.故A正确.
B、从B到C振子通过的路程是两个振幅,运动了半个周期,振子运动是半个全振动.故B错误.
C、经过两次全振动,振子通过的路程是S=8A=40cm.故C错误.
D、由图分析可知,振子从B点开始,经过3s时间到达位置O,3s内的位移是5cm.故D错误.
故选A
一弹簧振子在振动过程中,振子经过a、b两点的速度相等,它从a到b历时0.3s从b再回到a的最短时间为0.4s,则该振子的振动频率为( )
正确答案
解析
解:由于振子在a、b两点的速度相等,则有a、b两点关于O点是对称的;
①振子经过a、b两点的速度同向,如果同向,则O到b点的时间为:=0.15s;
从b再回到a的最短时间为0.4s,故从b到同侧最大位移的时间为:=0.05s;
故周期为:T=4×(0.15+0.05)=0.8s;
频率为:f==1.25Hz;
②振子经过a、b两点的速度反向,则从a到b与从b到a时间应该相同,故矛盾;
所以O到b点的时间为0.15s,
那么振子的振动频率只能为1.25Hz.
故选:B.
一个质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过A、B两点,历时1s,质点通过B点后,再经过1s又第二次通过B点,在这2s内,质点通过的总路程为12cm,求:
(1)质点再过多少时间后第三次过B点?
(2)质点在振动的过程中离开平衡位置的最大距离.
正确答案
解析
解:(1)设简谐运动的平衡位置为O.质点先后以相同的速度通过A、B两点,说明A、B两点关于平衡位置O点对称,所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等.
那么从平衡位置O到B点的时间 t1=0.5s,因过B点后质点再经过t=1s又第二次通过B点,根据对称性得知质点从B点到最大位置的时间 t2=0.5s,
因此,质点振动的周期是 T=4×(t1+t2)=4×(0.5+0.5)s=4s.
由质点的振动过程可得:质点第三次过B点再用时为 t′=T-t=4-1=3s
(2)质点做简谐运动时,每个周期内通过的路程是4A,由于t=2s=T,质点通过的路程为2A,即2A=12cm,所以振幅A=6cm,即质点在振动的过程中离开平衡位置的最大距离为6cm.
答:
(1)质点再过3s时间后第三次过B点.
(2)质点在振动的过程中离开平衡位置的最大距离是6cm.
质点P以O点为平衡位置竖直向上作简谐振动,当P经过O点时,质点Q从O点所在同一水平面上竖直上抛,它们恰好能够同时到达最高点,且高度相同,在此过程中,两质点的即时速度VP与VQ的关系应该是( )
正确答案
解析
解:质点P以O点为平衡位置在竖直向上作简谐振动,加速度与位移的关系为a=-,在这个过程中,位移增大,加速
度增大.质点Q只受重力,做匀减速直线运动,加速度不变.由题,两个质点的位移相同,作出两个质点的速度-时间图象如图,由图看出,先VP<VQ后VP>VQ.
故选D
如图为一列波在连续变化的介质中传播时的图象,O为振源,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C、D由题,是同一列波不同介质中传播的情形,波的频率和周期是相同的,图示质点N和质点M都要经过周期回到平衡位置,而周期相同,所以两个质点同时回到平衡位置.故A正确,CD错误.
B、由图读出,N处波长大于M处波长,根据波速公式v=λf,频率f相同,则质点N处比质点M处波速大.故B正确.
故选AB
弹簧振子多次通过同一位置时,改变的物理量是( )
正确答案
解析
解:A、B、弹簧振子每次通过某一个相同位置时,相对于平衡位置的位移x相同,根据a=-可知,其加速度也相同;故A错误,B错误;
C、由于速度有两种可能的方向,速度不一定相同;故C正确;
D、弹簧振子的机械能守恒,每次经过同一位置时动能相同;故D错误;
故选:C.
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