0 0 类别 : 试卷

想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ 高一物理下学期期末总复习材料—— 第五节、机械振动 一、简谐运动 振动图象 1.机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动。简谐运动：物体在受到与位移大小成正比，并且总指 向平衡位置的力的作用下的运动叫简谐运动。简谐运动是最简单的一种机械振动。注：这里的平衡位置与 我们前面所说的平衡状态是两个概念，平衡位置是回复力为零的位置，但平衡位置处，物体所受的合外 力不一定为零，即不一定为平衡状态。 2.简谐振动的运动参量和特征参量 位移：总是平衡位置为始位置，物体的瞬时位置为末位置，呈周期性变化。回复力：按效果命名的一种力， 是使物体回到平衡位置的力。F = －kx，呈周期性变化，经过平衡位置时改变方向。加速度：a = － xm k 与回复力瞬时对应，呈周期性变化。速度：简谐运动是变加速运动，速度呈周期性变化，在最大位移处速 度为零并改变方向。 振幅：A，标量。离开平衡位置的最大距离，表示振动强弱的物理量。周期：T，完成一次全振动的时间。频 率：f，单位时间内完成的全振动的次数。周期和频率都是表示振动快慢的物理量。他们只与振动系统本身 有关，所以又叫固有周期和固有频率。 3.简谐振动的图像 简谐振动的图象为位移—时间图象，是正（余）弦曲线。表示振动质点的位移随时间变化的规律，而不是 振动质点的实际轨迹。从图中可以①直接读出振动的特征参量②确定任一时刻质点相对平衡位置的位移③ 判断任一时刻振动物体的速度方向和加速度方向④判断某段时间内振动质点的速度、加速度、动能及势能 大小的变化情况。 二、单摆 单摆是一种理想化的物理模型。一般情况下，单摆的振动并不是简谐振动，只有在摆角小于 10° 时，单摆 的振动才近似为简谐振动。注：单摆在振动过程中受到的回复力即为重力在切线方向的分力。单摆通过平 衡位置时，摆球所受的合力并不为零，摆球仍然具有加速度（向心加速度）。 在哪个位置摆球所受的合力为摆球振动的回复力?（在最大位移处）。 单摆的周期公式： g lT 2 。与摆球的质量、振幅的大小无关，且 l是摆长（悬点到摆球重心的距 离），不一定是绳长，g也不一定是 9.8m/s2，因此要注意等效摆长和等效重力加速度的问题。等效重力加 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ 速度 g′由单摆所在的空间位置（如地面与高空不同）、单摆系统的运动状态（如加速上升和匀速上升的升降 机内不同）、单摆所处的物理环境（如小球在磁场中）决定。一般情况下，g′值等于摆球静止在平衡位置 时与摆线拉力相等的那个力所产生的加速度。 三、简谐振动的能量转化 阻尼振动和共振 1.简谐振动的特点之一：做简谐振动的物体，其振动过程是一个动能和势能不断转化的过程，但机械能的 总量是不变的。机械能等于它在平衡位置时的动能或在最大位移处的势能。振动的振幅越大，总能量越大。 2.阻尼振动：振幅越来越小的振动。振动系统所受的阻尼越大，振幅减小的越快，阻尼振动中系统机械能 不守恒。 3.受迫振动：物体在外界驱动力下的振动叫做受迫振动。驱动力：周期 性的外力称为驱动力。特点：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等 于驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系。另外，受迫振动中，系 统的能量转化不再是系统内部的动能和势能的转化，而是一个开放系 统，与外界时刻进行着能量交换。 4.共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大， 这种现象叫共振。 声音的共鸣：声音的共振现象通常叫做共鸣。 基础练习 1．做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，保持相同的物理量的是（ ） A．动能 B．动量 C．加速度 D．速度 2．简谐运动的物体，回复力和位移的关系图是下面所给四个图像中的哪一个？ 3．弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（ ） A.振子所受的回复力逐渐增大 B.振子的位移逐渐增大 C.振子的速度逐渐减小 D.振子的加速度逐渐减小 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ 4．一弹簧振子做简谐运动，当阵子的位移为负值时，以下说法正确的是（ ） A.振子的速度和加速度一定为正值 B.振子的速度不一定为正值，但加速度一定为正值 C.振子的速度一定为负值，但加速度不一定为正值 D.振子的速度不一定为负值，但加速度一定为负值 5．关于简谐振动受力和运动的特点，下列说法中正确的是（　　） A、回复力的方向总指向平衡位置 B、回复力的方向总跟离开平衡位置的位移方向相反 C、物体越接近平衡位置，运动的越快，因而加速度越大 D、物体加速度的方向跟速度的方向有时相同，有时相反 E、物体速度的方向跟离开平衡位置的位移方向总是相同 6．弹簧振子做简谐运动，其位移 x与时间 t的关系如图所示，由图可知： A．在 0至 1s内，速度与加速度同向 B．在 1s至 2s内，速度与回复力同向 C．在 t＝3s时，速度的值最大，方向为正，加速度最大 D．在 t＝4s时，速度为 0，加速度最大 7．一弹簧振子做简谐运动，某次通过平衡位置开始计时，经过 0.5s在最大位移处发现该质点，则此简谐 运动的周期可能是（ ） A.1/2s B.2/3s C.1/4s D.2s 8．一个弹簧振子，第一次被压缩 x后释放做自由振动，周期为 T1，第二次被压缩 2x后释放做自由振动， 周期为 T2，则两次振动周期之比 T1∶T2为（ ） A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶4 9．图为一做简谐运动的质点的振动图象，下列说法正确的是（ ） A.该质点的振动周期是 4s B.该质点的振幅是 10cm C.质点在 t = 2s时的加速度达到最大值 D.质点在 t = 4s时的速度方向为+x方向 10．如图所示是甲、乙两质量相等的振子分别做简谐运动的图像，则（ ） A．甲、乙两振子的振幅分别是 2cm、1cm B．甲的振动频率比乙小 2 40 t / s x /cm 5 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ C．前 2s内甲、乙两振子的加速度均为正值 D．第 2s末甲的速度最大，乙的加速度最大 11．图为弹簧振子做简谐运动的实际情况，其中位置 3为平衡位置，位置 1、5为最大位移处. 规定向右为 正方向，作出了图所示弹簧振子的振动图像. 请指出 t时刻振子所在的可能位置及振动方向 A. 位置 2，正方向 B. 位置 2，负方向 C. 位置 4，正方向 D. 位置 4，负方向 12．单摆振动的回复力是（ ） A.摆球所受的重力 B.摆球重力在垂直悬线方向上的分力 C.悬线对摆球的拉力 D.摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力 13．两个单摆同时做小角度摆动在同样长的时间内摆动次数分别为 20次和 30次，则其摆动周期之比为 ，摆长之比为 。 14．下列单摆的周期相对于地面上的固有周期变大的是（ ） A.加速上升的电梯中的单摆 B.在水平方向上匀速行驶的列车中的单摆 C.在减速上升的电梯中的单摆 D.在匀速向上运动的电梯中的单摆 15．有一个单摆，在竖直平面内做小摆角振动，周期为 2秒。如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计 时，在 t =1.4秒至 t =1.5秒的过程中，摆球的（ ） A、速度向右在增大，加速度向右在减小 B、速度向左在增大，加速度向左也在增大 C、速度向左在减小，加速度向右在增大 D、速度向右在减小，加速度向左也在减小 16．有一个单摆在地面上一定时间内振动了 N次，将此单摆移至某高山山顶，在相等时间内振动了 N-1次， 则由此推算出此山的高度约为地球半径的 倍。 17．如图，光滑槽的半径 R远大于甲、乙两小球开始运动时离O的竖直高度。两球由静止释放.则它们第一 次相遇的地点是在（ ） A. O点 B. O点右侧 C. O点右侧 D. 条件不足,无法判断 ¼× ÒÒ o 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ 18．一根摆长为 2m的单摆，在地球上某地振动时，测得完成 100次全振动所用的时间为 284s，（1）求 当地的重力加速度；（2）已知月球的重力加速度为 1.6m/s2，将该摆拿到月球上去，单摆振动的同期是多 少？ （9.78m/s2，7.02s） 19．将摆长为 l的单摆置于光滑斜面上，让其做简谐运动，则周期为多少？ （答案：  sin2 g lT  ） 20．升降机以加速度 a匀加（减）速上升，在升降机中有一摆长为 l的单摆，其振动周期为多少？ （答案： ag lT  2 ） 21．将在地球上校准的钟拿到月球上去，若此钟在月球记录的时间是 1小时，那么实际上的时间应该是几 小时？（月球表面的重力加速度是地球表面的六分之一）。若把此摆调准，应使摆长 L0调节为多少？ （答案： 6 小球， 6 0L ） 22．有一个单摆, 当摆线与竖直方向成 θ角(θ<5°)时, 摆球的速度为零. 摆球运动到最低点时速度为 V, 则单 摆周期是 . 23．两木块质量分别为m和M，用劲度系数为 k的轻弹簧连在一起，放在水平面上，如图所示，将木块 1 压下一段距离后释放，它就做上下简谐振运动，在振动过程中，木块 2刚好不离开地面，则木块 1的最大 加速度为多少？木块 2对地面的最大压力为多大？ （答案：加速度 m gmM )(  ，最大的加压力 gmM )22(  ）  l m M 1 2 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ 24．如图所示，质量为M的木箱放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在木箱的顶板上，下端拴一个质量 为m的小球，形成一竖直的弹簧振子。今使小球上下振动，振动过程中木箱始终没有离开地面，但有一时 刻木箱对地面的压力正好为零，试问这时刻小球位于什么位置，此时小球的加速度为多少？ （答案：在最高点，加速度大小为 m gmM )(  ） 25．如图所示，物体 A置于物体 B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与 B相连，在弹性限度范围内，A 和 B一起在光滑水平面上作往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。 则下列说法正确的是 A．A和 B均作简谐运动 B．作用在 A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C．B对 A的静摩擦力对 A做功，而 A对 B的静磨擦力对 B不做功 D．B对 A的静摩擦力始终对 A做正功，而 A对 B的静摩擦力始终对 B做负功 26．一根张紧的绳上挂几个单摆, 摆长分别为 L1=10厘米, L2=40厘米, L3=90厘米. 若在绳上加一个周期为 0.4π秒的驱动力, 则三个单摆中振幅最大的是： A、 L1摆 B、 L2摆 C、 L3摆 D、无法判定. 2 7．在一根张紧的绳上挂着四个单摆，甲丙摆长相等，当甲摆摆动时： A．乙摆与甲摆周期相同 B．丁摆频率最小 C．乙摆振幅最大 D．丙摆振幅最大 28．一单摆做简谐运动，要使其振动周期变大，下列办法正确的是（ ） A.减小摆线的长度 B.增大摆球的质量 想下载更多，请访问http://www.26edu.com/ C.将单摆从南京移到北京 D.将单摆由地面移到高空