机械振动 机械波.doc

机械振动 机械波一、 重点知识：1、 简谐运动 （1）特征：受力特征，F=；能量特征：机械能转化及守恒运动特征：变加速运动，位移随时间按正弦或余弦规律变化。（2）图像（3）联系知识交流电、电磁振荡正弦变化规律2、 简谐波（1）特征： 质点的简谐运动和波的匀速运动的统一。 （2）图像（3）联系知识电磁波、光波干涉、衍射二、典型模型1、弹簧振子 2、单摆三、基本方法及思想1、 周期性、对称性、图像法、等效法2、 周期性、双向性、重叠性、多解性、图像法四、例题精析： 例1、如图所示，小球C由细绳AC和BC共同悬挂于重力场中，已知AC长为 l，BC长为2l，且两悬线与重垂线方向的夹角均为300，求小球C在垂直于纸面方向上做小幅度振动的周期。MMm例2、如图所示，质量为m=0.5kg的物体放在质量M=5kg的平台上，随平台在竖直方向作简谐运动，振幅为A=10cm，运动到最高点时，物体m对平台的压力恰好为零，根据题设条件，可求得弹簧的劲度系数k为多少？另外还可以求出哪些物理量？至少求出一个！例3、如图所示，水平面内平行放置两根裸铜导轨，导轨间距为L，一根裸铜棒ab垂直导轨放置在导轨上面铜棒质量为m，可无摩擦地在导轨上滑动两导轨右端与电阻R相连，铜棒和导轨的电阻不计，两根一样的弹簧，左端固定在木板上，右端铜棒相连。弹簧质量与铜棒相比可不计开始时铜棒以OO1为平衡位置作简谐运动，振幅为A m，周期是Ts，最大速度为v。加垂直导轨平面的匀强磁场B后，发现铜棒作阻尼振动如果同时给铜棒施加水平力，则发现铜棒仍然作原简谐运动问： (1)铜棒作阻尼运动的原因是_. (2)关于水平变力F的情况，下列判断正确的是( ) AF的方向总是与弹簧弹力的方向相同 BF的大小总是与安培力大小相等 CF大小不变方向变化 DF可以为恒力 (3)如果铜棒中的电流按正弦规律变化，那么每次全振动中外界供给铜棒的能量是多少?例4、如图所示，在平面xOy内有一沿x轴正方向传插的简谐波，波速为3.0 ms，频率为2.5 Hz，振幅为8010-2 m。已知 t0时刻P质点的位移为y4.010-2 m，速度沿y轴正方向，Q点在P点右方090m处，则对于Q质点来说（ ） A在t=0时，位移为y4.010-2m B在 t=0时，速度滑y轴负方向 C在t=0.1s时，位移为y= 4.010-2m D在t=0.1s时，速度滑y轴正方向例5、如图95所示，S是水面波的波源，xy是挡板，S1；、S2是两个狭缝（ SS1=SS2，狭缝的尺寸比波长小得多），试回答以下问题：（1）若闭上S1；，只打开S2，会发生什么现象？（2）若S1、S2都打开，会发生什么现象？（3）若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，此时刻哪些点向上振动最强，哪些点向下振动最强，哪些点振动最弱？例6、如图96所示，LC振荡电路中某瞬间电流如箭头所示，且正在增大，则（ ） A、这时电容器A板带负电荷，B板带正电荷 B、电容器中电场能正在增加 C、线圈中磁场能正在增加 D、线圈中感应电动势正在减小五、提升训练1如图所示，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，B与弹簧相连它们一起在光滑水平面上作简谐运动，设 弹簧的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于（ ）Akx B. mkx/M C. mkx/（M+m） D. 02、对声波的各种现象，以下说法中正确的是（ ）A在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共鸣现象B绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象C古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象D把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象3、当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到的汽笛声的音调变高了，这是因为（ ）A、声源振动的频率变大了； B、声波传播的速度变大了；C、耳膜振动的频率变大了； D、耳膜振动的频率变小了。4、图3所示是一列向右传播的横波在t=0时刻的波形图，已知此波的波速为2.4ms，则此波传播的过程中，坐标为（0.9，0）的质点到t=1s时，所通过的路程为（ ）A2.56m；B2.4m；C0.16m；D0.02m。图65、一列简谐横波沿x轴正方向传播在t=0的波形如图。已知这列波在P点处依次出现两个波峰的时间间隔为0.4s。以下说法正确的是（ ） A、列波的波长是5mB、这列波的波速是10m/sC、Q需要再经过0.7s，才能第一次到达波峰处D、点Q达到波峰时，质点P也恰好到达波峰处 6、如图6所示，MN表示足够长直线湖岸，S1和S2表示湖面上相距3m的两个完全相同的水波的波源若S1与S2连线与湖岸垂直，且所形成的水波波长为2m，则湖岸处水面始终平静的地方有( )A2处 B3处 C5处 D很多处7、如图，沿波的传播方向上有间距均为1米的六个质点、，均静止在各自的平衡位置，一列横波以1米/秒的速度水平向右传播，时到达质点，开始由平衡位置向上运动，秒时，质点第一次到达最高点，则在4秒5秒这段时间内（ ）（）质点的加速度逐渐增大 （）质点的速度逐渐增大（）质点向下运动 （）质点f保持静止 8阅读下列文章，解答其后的问题将n根相同的弦的一端固定，而在另一端系着各种质量的小球，让其自由下垂使弦绷紧，做成如图a所示装置，用该装置拨动MN间弦的中心，使其振动进行实验，研究振动频率f随小球质量m和MN间弦的长度L的变化规律，只让m或只让L变化，测定振动频率f得到图b和图c的两个图像，上面实验所采用的科学方法是： （ ）fLO(c)ADMNBCE(a) A对比实验法 B物理模型法C等效替代法 D控制变量法你认为表示频率f的式子应写成 （ ） ABCDfmO(b)9、（1995 上海）如图所示两列简谐横波均沿x轴传播，传播的速度大小相等，其中一列沿x正方向传播（图中实线），另一列沿x负方向传播（图中虚线）。这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8、各点中振幅最大的是x= 的点，振幅最小的是x= 的点。 10如图是用频闪照相的办法拍到的一个弹簧振子的振动情况。图713甲是振子静止在平衡位置的照片，乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20mm处，放手后，在向右运动1/4周期内的频闪照片。丙图是振子在接下来的1/4周期内的频闪照片。已知频闪的频率为9.0Hz，则相邻两次闪光的时间间隔t0 s；振动的周期T s；照片上记录 。图71311、一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2kg，在拉力F作用下，由静止开始沿竖直方向向上运动一个装有水平指针的振动频率为5HZ的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图所示的曲线，图中OA1cm，OB4cm，OC=9cm，则外力F的大小为 。（g取10ms2）12、如图所示的实线和虚线分别表示同一个单摆在A、B两个大小相同的星球表面上的振动图象，其中实线是A星球上的，虚线是B星球上的，求两个星球的平均密度A和B之比 A(cm)80 0.5 f(Hz)13、如图为一单摆的共振曲线，则单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅是多大？共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各是多少？（g=10m/s2）14、如图所示实线为一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经过0.5秒后其波形如图中虚线所示，设该波周期T满足：3T0.5s4T，求：（1）如果波沿x轴正向传播，波速是多大？（2）如果波沿x轴负向传播，波速是多大？15、一列振幅为3cm 的横波以10m/s的速度沿x轴正方向传播。A点位置为x1=6cm，B点位置为x2=10cm ，当A点正在最大位移处时，B点恰在平衡位置且振动方向向下，试写出这列波的频率表达式并画出频率最小时A、B两点间的波形图16、如图所示，A、B、C为质量相等的三个 弹性小球，A、B分别悬挂在l11m、l2025m的细线上，它们刚好跟光滑水平面接触而不相互挤压，A、B相距0.l mC从A和B连线中点处以v005ms的速度向右运 动，则C将与A和B反复做弹性碰撞(碰后两球交换速度)而来回运动，若取中心O为坐标原点，从该位置向右运动开始计时并取向右为正，试画出C在两个周期内的振动图象。17如图甲所示是用来研究微波干涉现象的装置。由发射器T发射出来的微波通过两条狭缝A和B，然后由一接受器接收，T到A和B的距离相等；与接收器连接的电表可显示出所接收的微波强度。乙图显示的是当接收器沿XY移动时电表读数的变化规律，已知X到A和B的距离相等。（1）扼要解释为什么电表读数出现最大值和最小值；（2）若接收器处在P点，且AP=36cm，BP=33cm，求微波的波长和频率；（3）若接收器从X移至Z（XZ垂直于XY），试在图中丙定性绘出表示电表读数变化规律的曲线，并扼要解释这个变化。18人心电图的出纸速度（纸带移动的速度）是2.5cm/s，录下的某人的心电图如图所示（图纸上每小格边长为1mm，每大格边长为5mm）则：此人的心率为多少次/分（保留两位有效数字）？若某人的心率为75次/分，每跳一次输送80mL血液，他的血压（可看作心脏压送血液的平均压强）为1.5104Pa，据此估算此人心脏跳动做功的平均功率P。按第二问的答案估算一下，人的心脏工作一天所做的功相当于把1吨重的物体举起多高？（提示：在图象上，相邻的两个最大振幅之间对应的时间为心跳的一个周期） 例题答案1、 2、K=550N/m，最低点或最高点的物体加速度为g，或最低点、最高点物体间的弹力，弹簧的最大弹性势能等 3、(1)略（2） B (3) 4、BC5、（1）水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象，水面波将S2处为波源向挡板的另一侧传播开来。 （2）产生干涉现象，一些地振动加强，一些地方振动减弱，加强区和减弱处互相隔开 （3）B、D振动最强，A、C振动最弱。6、ACD提升训练答案1、C 2、BC 3、C 4、C 5、BCD 6、B 7、ACD 8、D；B9、x= 4.8；x= 2.6； 100.11，1.33，振子在不同时刻的位置及位移11、24N 12、4：1 13、1m；8cm；0.8m/s2；0.25m/s 14、15m/s，13m/s 15、如下右图16、m3由开始运动到与m2相碰撞，t1=,与m2碰撞后速度交换，m3静止，m2摆动经t2=0.5s，反向与m