2022年机械振动和机械波.docx
《2022年机械振动和机械波.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年机械振动和机械波.docx(14页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品学习资源1. 考点清单机械振动和机械波欢迎下载精品学习资源1. 弹簧振子,简谐振动,简谐振动的振幅,周期和频率,简谐运动的位移时间图像.2. 单摆,在小振幅条件下单摆作简谐振动,周期公式3. 振动中的能量转化4. 自由振动和受迫振动,受迫振动的振动频率.共振及其常见的应用5. 振动在介质中的传播波,横波和纵波,横波的图像,波长,频率和波速的关系6. 波的叠加,波的干涉,衍射现象7. 声波,超声波及其应用8. 多普勒效应2. 典型例题【例 1】有一弹簧振子做简谐运动,就( )A 加速度最大时,速度最大B速度最大时,位移最大C位移最大时,回复力最大D回复力最大时,加速度最大正确选项为 C、D解
2、读:振子加速度最大时,处在最大位移处,此时振子的速度为零,由F=- kx 知道,此时振子所受回复力最大,所以选项A 错, C、D 对振子速度最大时,是经过平稳位置时,此时位移为零,所以选项B 错故正确选项为C、D点评:分析振动过程中各物理量如何变化时,肯定要以位移为桥梁理清各物理量间的关系:位移增大时,回复力、加速度、势能均增大,速度、动量、动能均减小;位移减小时,回复力、加速度、势能均减小,速度、动量、动能均增大各矢量均在其值为零时转变方向,如速度、动量均在最大位移处转变方向,位移、回复力、加速度均在平稳位置转变方向个质点都将处于各自的平稳位置,因此振动最弱【例 2】如下列图表示两列相干水波
3、的叠加情形,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷;设两列波的振幅均为5 cm,且图示的范畴内振幅不变,波速和波长分别为1m/s 和 0.5m; C 点是 BE 连线的中点,以下说法中正确选项( )A C、E 两点都保持静止不动B 图示时刻 A、B 两点的竖直高度差为20cm欢迎下载精品学习资源C图示时刻 C 点正处于平稳位置且向水面上运动D 从图示的时刻起经0.25s, B 点通过的路程为 20cm此题答案 B解读:由波的干涉学问可知图6 中的质点 A、B、E 的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加是加强区,过 D 、F 的连线处和过 P、Q 的连线处波峰和波谷叠加是减弱区;C、E 两点是振动的加强点
4、,不行能静止不动;所以选项A 是错误的;在图示时刻, A 在波峰, B 在波谷,它们振动是加强的,振幅均为两列波的振幅之和,均为10cm,此时的高度差为20cm,所以 B 选项正确;A、B、C、E 均在振动加强区,且在同一条直线上,由题图可知波是由 E 处向 A 处传播,在图示时刻的波形图线如右图所示,由图可知C 点向水面运动,所以C 选项正确;波的周期 T=/v = 0.5s,经过 0.25s,即经过半个周期;在半个周期内,质点的路程为振幅的 2 倍,所以振动加强点B 的路程为 20cm,所以 D 选项正确;点评 : 关于波的干涉,要正确懂得稳固的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳固,但加
5、强区和减弱区仍是在做振动,加强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的,减弱区 里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的,发生变化的是振幅增大和削减的区分,而且波 形图沿着波的传播方向在前进;【例 3】如下列图, S1 、S2 是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同;实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷;关于图中所标的a、b、c、d 四点,以下说法中正确的有A 该时刻 a 质点振动最弱, b、c 质点振动最强, d 质点振动既不是最强也不是最弱B 该时刻 a 质点振动最弱, b、 c、d 质点振动都最强Ca 质点的振动始终是最弱的,b、c、 d 质点的振动始终是最强的D 再
6、过 T/4 后的时刻 a、b、c 三个质点都将处于各自的平稳位置,因此振动最弱此题答案应选 B、 C欢迎下载精品学习资源解读:该时刻 a 质点振动最弱, b、c 质点振动最强,这不难懂得;但是 d 既不是波峰和波峰叠加,又不是波谷和波谷叠加,如何判定其振动强弱?这就要用到充要条件:“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强,从图中可以看出,d 是 S1 、S2 连线的中垂线上的一点,到 S1、S2 的距离相等,所以必定为振动最强点;点评:描述振动强弱的物理量是振幅,而振幅不是位移;每个质点在振动过程中的位移是在不断转变的,但振幅是保持不变的,所以振动最强的点无论处于波峰仍是波谷,振动始终是
7、最强的;【例 4】弹簧振子以 O点为平稳位置在 B、C 两点之间做简谐运动 B、C 相距 20 cm某时刻振子处于 B 点经过 0.5 s ,振子首次到达 C点求:( 1)振动的周期和频率;( 2)振子在 5 s 内通过的路程及位移大小;( 3)振子在 B 点的加速度大小跟它距O点 4 cm 处 P点的加速度大小的比值解读:( 1)设振幅为 A,由题意 BC 2A 10 cm ,所以 A 10 cm振子从 B 到 C 所用时间t 0 5s为周期 T 的一半,所以 T 10s; f 1/ T 10Hz( 2)振子在 1 个周期内通过的路程为 4A;故在 t 5s 5T 内通过的路程 s t/T
8、4A 200cm 5 s 内振子振动了 5 个周期, 5s 末振子仍处在 B 点,所以它偏离平稳位置的位移大小为欢迎下载精品学习资源10cm( 3)振子加速度ak x a x,所以 aB: aP xB: xp 10:4 5: 2m欢迎下载精品学习资源【例 5】一弹簧振子做简谐运动周期为TA如 t时刻和( t +t )时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,就 t 肯定等于T/2的整数倍D如 t时刻和( t+ t )时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,就 t 肯定等于T 的整数倍C如 t T 2,就在 t 时刻和( t t )时刻弹簧的长度肯定相等D如 t T,就在 t 时刻和( t t )时刻
9、振子运动的加速度肯定相同欢迎下载精品学习资源D 选项正确解读:如 t T 2 或t nT T/2 ,( n 1, 2,3),就在t和( t t )两时刻振子必在关于干衡位置对称的两位置(包括平稳位置),这两时刻振子的位移、回复力、加速度、速度等均大小相等,方向相反但在这两时刻弹簧的长度并不肯定相等(只有当振子在 t 和( t t )两时刻均在平稳位置时,弹簧长度才相等)反过来如在t 和( t t ),两时刻振子的位移(回复力、加速度)和速度(动量)均大小相等方向相反,就 t肯定等于 t T2 的奇数倍即 t ( 2n 1) T/2 ( n 1, 2, 3)假如仅仅是振子的速度 在 t和( t
10、t ),两时刻大小相等方向相反,那么不能得出t ( 2n 一 1)T/2 ,更不能得出t nT/2 ( n 1,2, 3)依据以上分析A、 C选项均错如 t 和( t t )时刻,振子的位移(回复力、加速度)、速度(动量)等均相同,就 t nT( n 1,2, 3),但仅仅依据两时刻振子的位移相同,不能得出 t nT所以 B 这项错如 t T,在 t 和( t t )两时刻,振子的位移、回复力、加速度、速度等均大 小相等方向相同, D 选项正确;hh/10【例 6】劲度系数为 20N cm 的弹簧振子,它的振动图象如下列图,在图中 A 点对应的时刻A. 振子所受的弹力大小为 0 5N,方向指向
11、 x 轴的负方向B. 振子的速度方向指向 x 轴的正方向C. 在 0 4s 内振子作了 1 75 次全振动D;在 0 4s 内振子通过的路程为 035cm,位移为 0正确选项为 B解读:由图可知A 在 t 轴上方,位移 x 0 25cm,所以弹力 F kx 5N,即弹力大小为 5N,方向指向 x 轴负方向,选项 A 不正确;由图可知过A 点作图线的切线,该切线与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,选项B 正确由图可看出, t 0、t 4s 时刻振子的位移都是最大,且都在t 轴的上方,在 0 4s 内完成两次全振动,选项C 错误由于 t 0 时刻和
12、t 4s 时刻振子都在最大位移处,所以在0 4s 内振子的位移为零,又由于振幅为0 5cm,在 0 4s 内振子完成了 2 次全振动,所以在这段 时间内振子通过的路程为2 40 50cm 4cm,应选项 D 错误欢迎下载精品学习资源综上所述,该题的正确选项为B【例 7】一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率;当驱动力的频率逐步增大时,该物体的振幅将:()A逐步增大 B先逐步减小后逐步增大; C逐步减小 D先逐步增大后逐步减小正确答案为 D解读:此题可以由受迫振动的共振曲线图来判定;受迫振动中物体振幅的大小和驱动力频率与系统固有频率之差有关;驱动力的频率越接近系统的固有频率,驱动力与
13、固有频率的差值越小,作受迫振动的振子的振幅就越大;当外加驱动力频率等于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大;由共振曲线可以看出,当驱动力的频率小于该物体的固有频率时,增大驱动力频率,振幅增大,直到驱动力频率等于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大;在此之后如再增大驱动力频率,就振动物体的振幅减小;所以此题的正确答案为 D【例 8】如下列图是一列简谐横波在t =0 时刻的波形图,已知这列波沿x 轴正方向传播,波速为 20m/s;P 是离原点为2m的一个介质质点,就在t =0.17s 时刻,质点 P 的:速度和加速度都沿- y 方向;速度沿 +y 方向,加速度沿 - y 方向;速度和加
14、速度都正在增大;速度正在增大,加速度正在减小;欢迎下载精品学习资源以上四种判定中正确选项() A只有B只有 C只有D只有y/m50-5P2 4x/m欢迎下载精品学习资源C 解读:由已知,该波的波长 =4m,波速 v=20m/s,因此周期为T= / v=0.2s ;由于波向右传播,所以 t =0 时刻 P 质点振动方向向下; 0.75 T 0.17sT ,所以 P 质点在其平稳位置上方,正在向平稳位置运动,位移为正,正在减小;速度为负,正在增大;加速度为负,正在减小;正确,选C欢迎下载精品学习资源【例 9】图甲所示为一列简谐波在t=20s时的波形图,图乙是这列波中 P 点的振动图线,那么该波的传
15、播速度和传播方向是:0.2y/cmPx/cm欢迎下载精品学习资源A. V=25cm/s, 向左传播;050100 150 200欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源B. V=50cm/s, 向左传播;C. V=25cm/s, 向右传播;0.2y/cm图甲t/s欢迎下载精品学习资源D. V=50cm/s, 向右传播;答案: B012345图乙欢迎下载精品学习资源分析与解:由图甲读出 =100cm,由图 19 乙读出 T=2S,据 V= /T 得 V=50cm/s. 将图乙之y-t 图延长到 t=20s 时刻,可以看出 P 点运动方向向上,再看图甲,波如向右传播,就 P 运动方向向下,波如向左
16、传播,就 P 运动方向向上,故判定波是向左传播的;综上所述,此题应选B【例 10】如图实线是某时刻的波形图象,虚线是经过0.2s 时的波形图象;求:波传播的可能距离可能的周期(频率)y欢迎下载精品学习资源可能的波速如波速是 35m/s ,求波的传播方向如 0.2s小于一个周期时,传播的距离、周期(频率)、波04x/m欢迎下载精品学习资源速; 解读:题中没给出波的传播方向,所以有两种可能:向左传播或向右传播;向左传播时,传播的距离为x=n +3 /4= ( 4n+3) m( n=0、1、2)向右传播时,传播的距离为x=n +/4= ( 4n+1) m( n=0、1、2)2向左传播时,传播的时间为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 机械振动 机械波
限制150内