机械振动复习思考题(含答案)

机械振动复习思考题(含答案)
机械振动复习思考题(含答案)

机械振动复习思考题

1

心O 距离为l ??

sin 0mgl J -= ??≈sin 00=+??

mgl J T J mgl n n 0

2,==

ω2

2

04n T mgl J

=

2

0ml J J c -=

2 半径为r 、质量为

的固有频率。

解:

??

r r R v c =-=)(??

r r R -= 222121? J mv T c c +=cos 1)((r R h --=(2

1R mg mgh V ==2

2ref 2

max )(4

3,)(2

1m m r R m T r R mg V ??-=

-=

)

(32ref

max r R g T V n -=

=

ω

3 举例说明振动现象、振动的危害以及如何有效的利用振动。

答:1)振动现象:

心脏的搏动、耳膜和声带的振动等;汽车、火车、飞机及机械设备的振动;家用电器、钟表的振动;地震以及声、电、磁、光的波动等等。

2)振动的危害

轻则影响乘坐的舒适性;降低机器及仪表的精度,重则危害人体健康,引起机械设备及土木结构的破坏。

3)振动的利用

琴弦振动;振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等;振动检测;振动压路机、振动给料机和振动成型机等。

4何为机械振动及研究目的?

答:机械振动:机械或结构在平衡位置附近的往复运动。研究目的:利用振动为人类造福;减少振动的危害。

5 何为振动系统的自由度?请举例说明。

答:自由度就是确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置所需独立坐标的数目。刚体在空间有6个自由度:三个方向的移动和绕三个方向的转动,如飞机、轮船;质点在空间有3个自由度:三个方向的移动,如高尔夫球;质点在平面有2个自由度:两个方向的移动,加上约束则成为单自由度。

6 如何对机械振动进行分类?

答:1)按振动系统的自由度数分类

单自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置只需要一个独立坐标的振动;

多自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要多个独立坐标的振动;

连续系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要无穷多个独立坐标的振动。

2)按振动系统所受的激励类型分类

自由振动——系统受初始干扰或原有的外激励取消后产生的振动;

强迫振动——系统在外激励力作用下产生的振动;

自激振动——系统在输入和输出之间具有反馈特性并有能源补充而产生的振动。

3)按系统的响应(振动规律)分类

简谐振动——能用一项时间的正弦或余弦函数表示系统响应的振动;

周期振动——能用时间的周期函数表示系统响应的振动;

瞬态振动——只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应的振动;

随机振动——不能用简单函数或函数的组合表达运动规律,而只能用统计方法表示系统响应的振动。

4)按描述系统的微分方程分类

线性振动——能用常系数线性微分方程描述的振动;

非线性振动——只能用非线性微分方程描述的振动。

7 简述构成机械振动系统的基本元素

答:构成机械振动系统的基本元素有惯性、恢复性和阻尼。惯性就是能使物体当前运动持续

下去的性质。恢复性就是能使物体位置恢复到平衡状态的性质。阻尼就是阻碍物体运动的性质。从能量的角度看,惯性是保持动能的元素,恢复性是贮存势能的元素,阻尼是使能量散逸的元素。所以,质量、弹簧和阻尼器是构成机械振动系统物理模型的三个基本元件。 9 阐明下列概念。

(a) 振动; (b) 周期振动和周期; (c) 简谐振动;(d )振幅、频率和相位角。

10 如图3所示,已知m =15t, v 0=20 m/min ,k =5.78MN/m 。求:钢丝绳的最大拉力。

解:以弹簧在静载作用下变形后的平衡位置为原点建立O x 坐标系 ∑=i

ix

F

x

m

k

mg mg x k x

m =

++st st ,)(δδ=-

m

k x x

n =

=2

20,0ωω+ k

mg mg x k x

m =

++st st ,)(δδ=-

m

k x x

n

n

=

=22

,0ωω+

0n 0,;0,0,)sin(v x

t x t t A x ====+= ?ω t m

k k

m v x v A n

sin

;

0,0

===

kN 2.245)(0max max =+=+=mk v mg x k F st δ

10 已知?

??

???=????????????+?

???????????+?

?????????

??00212221

1211

212221

1211

212221

1211

x x k k k k x x

c c c c x x

m m m m ,用状态空间法求系统的响应。 解:[][]

[][][][][][][]???

?

??--=????

?

?--=-=---01

22

0111

I K M

C M B A N ,{}?

?????=520z {}[]{}{}0=-z N z

,{}[]{}z N z = ,[][][][]A P P N =。

特征值问题为

[][]

0=-I N λ,即

001

2

2=----λ

λ,

展开有

δs

0222

=++λλ

解之得

i 1i 121--=+-=λλ,

[]

??????=-+Λt t t

)i 1(-)i 1(-e 0

e e

,[]??????=+---2i 12i

111P ,[]??

?

???=-+-i -i 2

i

12

i

11P []

[][]

[]

??

?

???

++=??

?

???????

?

???????==-++----++--+-++----Λt t

t t

t t t

t

N P P )i 1(-2i 1)i 1(-2

i 1)i 1(-4

i)

1()i 1(-4i)1(2

i 12

i

1)i 1(-)i 1(-2i 12

i

11

e e

e

e

X

X i -i e 00

e 11e e

2

2

[]

?

?????=-+Λt t

t

)i 1(-)i 1(-e 0

e e

{}[]{}0e

z x x z t

N =?

????

?= [

][

]

)

sin 7cos 5(e e

e

e

e

5e

e

2

)(-)i 1(-2

7

i 5)i 1(-27

i 5)i 1(-2

i 1)i 1(-2

i 1)i 1(-4

i)

1()i 1(-4

i)

1(2

2

t t t x t

t

t

t

t

t

t

+=+

=

+

++

=-++--++----++-

10 A foot pedal for a musical instrument is modeled by the sketch in Figure P2.30. With k = 2000 kg, c = 25 kg/s, m = 25 kg and F (t ) = 50 cos 2πt N, compute the steady state response assuming the system starts from rest. Also use the small angle approximation.

Solution: Free body diagram of pedal follows:

Summing the moments with respect to the point, O:

11 A very common example of base motion is the single-degree-of-freedom model of an automobile driving over a rough road. The road is modeled as providing a base motion displacement of y (t ) = (0.01)sin (5.818t ) m. The suspension provides an equivale nt stiffness of k = 4 x 105

N/m, a damping coefficient of c = 40 x 103

kg/s and a mass of 1007 kg. Determine the amplitude of the absolute displacement of the automobile mass.

Solution:

From the problem statement we have

ωb =5.818, k = 4×105N/m , c =40×103 kg/s ,Y = 0.01 m, m = 1007 kg

12

用刚度系数法建立如下三自由度系统的振动微分方程

解:1)设x 1=1,x 2=x 3=0,则在m 1上施加的力F 1=1×(k 1+k 2),即k 11= k 1+k 2 ;在m 2上施加的力F 2=-k 2 × 1 =-k 2 ,即k 21=-k 2 ;在m 3上施加的力为零,即F 3=0或 k 31=0。

2)设x 2=1,x 1=x 3=0,则在m 2上施加的力F’2=1× (k 2+k 3),即k 22= k 2+k 3 ;在m 3上施加的力F’3=-k 3 即k 32=-k 3 ;由刚度矩阵的对称性得 k 12 =k 21= -k 2。

3)设x 3=1,x 1=x 2=0,则在m 3上施加的力F’’3=1× k 3,即k 33= k 3 ;由刚度矩阵的对称性得 k 13 =k 31 = 0 , k 23 =k 32= -k 3。 得系统振动微分方程

??

???

?????=??????????????

?

???

??--+--++??????????????

?

?????0000

00

000032133

3

322221321321x x x k k k k k k k k k x x x m m m

13 写出图示系统的振动微分方程 解:建立广义坐标如图 方程

[]{}[]{}[]{}{}0=++x K x C x

M {}[]T

4

321,,,x x x x x =,{}[]

T

4321,,,x x x x x =,

{}[]

T

4321,,,x x x x x =。

其中,[]?????

?

???

???=4321

000000

00

000

m m m m M ,[]?????

????

?

??+----+=00

000006

46226262c c c c c c c c c C []??

???

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??

?

?

?--+++---+---++=55

56

543363

322

62

6210

00

0k k k k k k k k k k k k k k k k k k K 。

Interpretation of Vibration Data

The key to using vibration signature analysis for predictive maintenance, diagnostic, and other applications is the ability to differentiate between normal and abnormal vibration profiles. Many

vibrations are normal for a piece of rotating or moving machinery. Examples of these are normal rotations of shafts and other rotors, contact with bearings, gear-mesh, etc. However, specific problems with machinery generate abnormal, yet identifiable, vibrations. Examples of these are loose bolts, misaligned shafts, worn bearings, leaks, and incipient metal fatigue.

Predictive maintenance utilizing vibration signature analysis is based on the following facts, which form the basis for the methods used to identify and quantify the root causes of failure:

1. All common machinery problems and failure modes have distinct vibration frequency components that can be isolated and identified.

2. A frequency-domain vibration signature is generally used for the analysis because it is comprised of discrete peaks, each representing a specific vibration source.

3. There is a cause, referred to as a forcing function, for every frequency component in a machine-train’s vibration signature.

4. When the signature of a machine is compared over time, it will repeat until some event changes the vibration pattern (i.e., the amplitude of each distinct vibration component will remain constant until there is a change in the operating dynamics of the machine-train).

While an increase or a decrease in amplitude may indicate degradation of the machine-train, this is not always the case. Variations in load, operating practices, and a variety of other normal changes also generate a change in the amplitude of one or more frequency components within the vibration signature. In addition, it is important to note that a lower amplitude does not necessarily indicate an improvement in the mechanical condition of the machine-train. Therefore, it is important that the source of all amplitude variations be clearly understood.

Sources of Vibration

Like rotating machinery, the vibration profile generated by reciprocating and/or linear-motion machines is the result of mechanical movement and forces generated by the components that are part of the machine. Vibration profiles generated by most reciprocating and/or linear-motion machines reflect a combination of rotating and/or linear-motion forces.

However, the intervals or frequencies generated by these machines are not always associated with one complete revolution of a shaft. In a two-cycle reciprocating engine, the pistons complete one cycle each time the crankshaft completes one 360degree revolution. In a four-cycle engine, the crank must complete two complete revolutions, or 720 degrees, in order to complete a cycle of all pistons.

Because of the unique motion of reciprocating and linear-motion machines, the level of unbalanced forces generated by these machines is substantially higher than those generated by rotating machines. As an example, a reciprocating compressor drives each of its pistons from bottom-center to top-center and returns to bottom-center in each complete operation of the cylinder. The mechanical forces generated by the reversal of direction at both top-center and bottom-center result in a sharp increase in the vibration energy of the machine. An instantaneous spike in the vibration profile repeats each time the piston reverses direction.

Linear-motion machines generate vibration profiles similar to those of reciprocating machines. The major difference is the impact that occurs at the change of direction with reciprocating machines. Typically, linear-motion-only machines do not reverse direction during each cycle of operation and, as a result, do not generate the spike of energy associated with direction reversal.

14 填图,补充完整下列振动分类图。

机械振动和机械波知识点总结与典型例题

高三物理第一轮复习《机械振动和机械波》 一、机械振动: (一)夯实基础: 1、简谐运动、振幅、周期和频率: (1)简谐运动:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。 特征是:F=-kx,a=-kx/m (2)简谐运动的规律: ①在平衡位置:速度最大、动能最大、动量最大;位移最小、回复力最小、加速度最小。 ②在离开平衡位置最远时:速度最小、动能最小、动量最小;位移最大、回复力最大、加速度最大。 ③振动中的位移x 都是以平衡位置为起点的,方向从平衡位置指向末位置,大小为这两位置间的直线距离。加速度与回复力、位移的变化一致,在两个“端点”最大,在平衡位置为零,方向总是指向平衡位置。 ④当质点向远离平衡位置的方向运动时,质点的速度减小、动量减小、动能减小,但位移增大、回复力增大、加速度增大、势能增大,质点做加速度增大减速运动;当质点向平衡位置靠近时,质点的速度增大、动量增大、动能增大,但位移减小、回复力减小、加速度减小、势能减小,质点做加速度减小的加速运动。 ④弹簧振子周期:T= 2 (与振子质量有关,与振幅无关) (3)振幅A :振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。它是描述振动强弱的物理量, 是标量。 (4)周期T 和频率f :振动物体完成一次全振动所需的时间称为周期T,它是标量,单位是秒;单位时间内完成的全振动的次数称为频率,单位是赫兹(Hz )。周期和频率都是描述振动快慢的物理量,它们的关系是:T=1/f. 2、单摆: (1)单摆的概念:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,线的伸缩和质量可忽略,线长远大于球的直径,这样的装置叫单摆。 (2)单摆的特点: ○ 1单摆是实际摆的理想化,是一个理想模型; ○ 2单摆的等时性,在振幅很小的情况下,单摆的振动周期与振幅、摆球的质量等无关; ○3单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供,当最大摆角α<100 时,单摆的振动是简谐运动,其振动周期T= g L π 2。 (3)单摆的应用:○1计时器;○2测定重力加速度g=2 24T L π. 3、受迫振动和共振: (1)受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动,其振动频率和固有频率无关,等于驱动力的频率;受迫振动是等幅振动,振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充,维持其做等幅振动。 (2)共振:○1共振现象:在受迫振动中,驱动力的频率和物体的固有频率相等时,振幅最大,这种现象称为共振。 ○ 2产生共振的条件:驱动力频率等于物体固有频率。○3共振的应用:转速计、共振筛。 4、简谐运动图象: (1)特点:用演示实验证明简谐运动的图象是一条正弦(或余弦)曲线。 (2)简谐运动图象的应用: ①可求出任一时刻振动质点的位移。 ②可求振幅A :位移的正负最大值。 ③可求周期T :两相邻的位移和速度完全相同的状态的时间间隔。 ④可确定任一时刻加速度的方向。 ⑤可求任一时刻速度的方向。 ⑥可判断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。 πm K

《大学物理学》机械振动练习题

《大学物理学》机械振动自主学习材料 一、选择题 9-1.一个质点作简谐运动,振幅为A ,在起始时质点的位移为2 A - ,且向x 轴正方向运动, 代表此简谐运动的旋转矢量为( ) 【旋转矢量转法判断初相位的方法必须掌握】 9-2.已知某简谐运动的振动曲线如图所示,则此简谐运动的运动方程(x 的单位为cm ,t 的单位为s )为( ) (A )22 2cos()3 3x t ππ=-; (B )2 22cos()33x t ππ=+ ; (C )4 22cos()33x t ππ=-; (D )4 22cos()33 x t ππ=+ 。 【考虑在1秒时间内旋转矢量转过 3 ππ+,有43 πω= 】 9-3.两个同周期简谐运动的振动曲线如图所示, 1x 的相位比2x 的相位( ) (A )落后 2 π ; (B )超前 2 π ; (C )落后π; (D )超前π。 【显然1x 的振动曲线在2x 曲线的前面,超前了1/4周期,即超前/2π】 9-4.当质点以频率ν作简谐运动时,它的动能变化的频率为( ) (A )2 ν ; (B )ν; (C )2ν; (D )4ν。 【考虑到动能的表达式为2 2 2 11sin () 2 2 k E m v kA t ω?= = +,出现平方项】 9-5.图中是两个简谐振动的曲线,若这两个简谐振动可 叠加,则合成的余弦振动的初相位为( ) (A )32 π; (B )2π ; (C )π; (D )0。 【由图可见,两个简谐振动同频率,相位相差π,所以,则合成的余弦振动的振幅应该是大减小,初相位是大的那一个】 9--1.一物体悬挂在一质量可忽略的弹簧下端,使物体略有位移, 测得其振动周期为T ,然后将弹簧分割为两半,并联地悬挂同 一物体,再使物体略有位移,测得其振动周期为'T ,则 '/T T 为( ) ()A ()B () C ()D ) s 1 -2 -

机械振动习题集与答案

《机械振动噪声学》习题集 1-1 阐明下列概念,必要时可用插图。 (a) 振动; (b) 周期振动和周期; (c) 简谐振动。振幅、频率和相位角。 1-2 一简谐运动,振幅为 0.20 cm,周期为 0.15 s,求最大的速度和加速度。 1-3 一加速度计指示结构谐振在 82 Hz 时具有最大加速度 50 g,求其振动的振幅。 1-4 一简谐振动频率为 10 Hz,最大速度为 4.57 m/s,求其振幅、周期和最大加速度。1-5 证明两个同频率但不同相位角的简谐运动的合成仍是同频率的简谐运动。即: A cos n t + B cos (n t + ) = C cos (n t + ' ),并讨论=0、/2 和三种特例。 1-6 一台面以一定频率作垂直正弦运动,如要求台面上的物体保持与台面接触,则台面的最大振幅可有多大? 1-7 计算两简谐运动x1 = X1 cos t和x2 = X2 cos ( + ) t之和。其中<< 。如发生拍的现象,求其振幅和拍频。 1-8 将下列复数写成指数A e i 形式: (a) 1 + i3 (b) 2 (c) 3 / (3 - i ) (d) 5 i (e) 3 / (3 - i ) 2 (f) (3 + i ) (3 + 4 i ) (g) (3 - i ) (3 - 4 i ) (h) ( 2 i ) 2 + 3 i + 8 2-1 钢结构桌子的周期=0.4 s,今在桌子上放W = 30 N 的重物,如图2-1所示。 已知周期的变化=0.1 s。求:( a ) 放重物后桌子的周期;( b )桌子的质量和刚度。 2-2 如图2-2所示,长度为 L、质量为 m 的均质刚性杆由两根刚度为k 的弹簧系住,求杆绕O点微幅振动的微分方程。 2-3 如图2-3所示,质量为m、半径为r的圆柱体,可沿水平面作纯滚动,它的圆心O 用刚度为k的弹簧相连,求系统的振动微分方程。 图2-1 图2-2 图2-3 2-4 如图2-4所示,质量为m、半径为R的圆柱体,可沿水平面作纯滚动,与圆心O距离为a 处用两根刚度为k的弹簧相连,求系统作微振动的微分方程。 2-5 求图2-5所示弹簧-质量-滑轮系统的振动微分方程。

大学 机械振动 课后习题和答案

试举出振动设计、系统识别和环境预测的实例。 如果把双轴汽车的质量分别离散到前、后轴上去,在考虑悬架质量和非悬架质量两个离散质量的情况下,画出前轴或后轴垂直振动的振动模型简图,并指出在这种化简情况下,汽车振动有几个自由度?

设有两个刚度分别为1k ,2k 的线性弹簧如图T —所示,试证明: 1)它们并联时的总刚度eq k 为:21k k k eq += 2)它们串联时的总刚度eq k 满足: 2 1111k k k eq += 解:1)对系统施加力P ,则两个弹簧的变形相同为x ,但受力不同,分别为: 1122P k x P k x =?? =? 由力的平衡有:1212()P P P k k x =+=+ 故等效刚度为:12eq P k k k x = =+ 2)对系统施加力P ,则两个弹簧的变形为: 11 22P x k P x k ?=??? ?=?? ,弹簧的总变形为:1212 11()x x x P k k =+=+ 故等效刚度为:122112 111 eq k k P k x k k k k ===++

求图所示扭转系统的总刚度。两个串联的轴的扭转刚度分别为1t k ,2t k 。 解:对系统施加扭矩T ,则两轴的转角为: 11 22t t T k T k θθ?=??? ?=?? 系统的总转角为: 1212 11 ( )t t T k k θθθ=+=+, 12111()eq t t k T k k θ==+ 故等效刚度为: 12 111 eq t t k k k =+

两只减振器的粘性阻尼系数分别为1c ,2c ,试计算总粘性阻尼系数eq c 1)在两只减振器并联时, 2)在两只减振器串联时。 解:1)对系统施加力P ,则两个减振器的速度同为x &,受力分别为: 1122 P c x P c x =?? =?&& 由力的平衡有:1212()P P P c c x =+=+& 故等效刚度为:12eq P c c c x = =+& 2)对系统施加力P ,则两个减振器的速度为: 11 22P x c P x c ? =????=?? &&,系统的总速度为:12 12 11()x x x P c c =+=+&&& 故等效刚度为:12 11 eq P c x c c = =+&

机械振动测试题

机械振动测试题 第十一章机械振动章末综合检测 (时间:90分钟~满分:100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分(在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不 全的得3分,有选错或不答的得0分) 1(关于做简谐运动的物体完成一次全振动的意义有以下说法,其中正确的是( ) A(回复力第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 B(速度第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 C(动能或势能第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 D(速度和加速度第一次同时恢复原来的大小和方向所经历的过程 2. 一个弹簧 振子在A、B间做简谐运动,如图所示,O是平衡位置,以某时刻作为计时零点1(t,0),经过周期,振子具有正方向的最大加速度,那么图中的四个x-t图象 能正确反映运4 动情况的是( ) 3.如图所示是一做简谐运动物体的振动图象,由图象可知物体速度最大的时刻 是( )

A(t B(t 12 C(t D(t 34 4(2011年3月11日14时46分,日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震,导致很多房屋坍塌,场景惨不忍睹,就此事件,下列说法正确的有( ) A(所有建筑物振动周期相同 B(所有建筑物振幅相同 C(建筑物的振动周期由其固有周期决定 D(所有建筑物均做受迫振动 5(如图所示为水平面内振动的弹簧振子,O是平衡位置,A是最大位移处,不计小球与轴的摩擦,则下列说法正确的是( ) A(每次经过O点时的动能相同 B(从A到O的过程中加速度不断增加 C(从A到O的过程中速度不断增加 D(从O到A的过程中速度与位移的方向相反 6(如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象(已知甲、乙两个振子质量相等,则( ) A(甲、乙两振子的振幅分别为2 cm、1 cm B(甲、乙两个振子的相位差总为π C(前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值 D(第2秒末甲的速度最大,乙的加速度最大

15机械振动习题解答

第十五章 机械振动 一 选择题 1. 对一个作简谐振动的物体,下面哪种说法是正确的?( ) A. 物体在运动正方向的端点时,速度和加速度都达到最大值; B. 物体位于平衡位置且向负方向运动时,速度和加速度都为零; C. 物体位于平衡位置且向正方向运动时,速度最大,加速度为零; D. 物体处负方向的端点时,速度最大,加速度为零。 解:根据简谐振动的速度和加速度公式分析。 答案选C 。 2.下列四种运动(忽略阻力)中哪一种不是简谐振动?( ) A. 小球在地面上作完全弹性的上下跳动; B. 竖直悬挂的弹簧振子的运动; C. 放在光滑斜面上弹簧振子的运动; D. 浮在水里的一均匀球形木块,将它部分按入水中,然后松开,使木块上下浮动。 解:A 中小球没有受到回复力的作用。 答案选A 。 3. 一个轻质弹簧竖直悬挂,当一物体系于弹簧的下端时,弹簧伸长了l 而平衡。则此系统作简谐振动时振动的角频率为( ) A. l g B. l g C. g l D. g l 解 由kl =mg 可得k =mg /l ,系统作简谐振动时振动的固有角频率为l g m k ==ω。 故本题答案为B 。 4. 一质点作简谐振动(用余弦函数表达),若将振动速度处于正最大值的某时刻取作t =0,则振动初相?为( ) A. 2π- B. 0 C. 2π D. π 解 由 ) cos(?ω+=t A x 可得振动速度为 ) sin(d d ?ωω+-==t A t x v 。速度正最大时有0) cos(=+?ωt ,1) sin(-=+?ωt ,若t =0,则 2 π-=?。 故本题答案为A 。 5. 如图所示,质量为m 的物体,由劲度系数为k 1和k 2的两个轻弹簧连接,在光滑导轨上作微小振动,其振动频率为 ( )

高一物理 机械运动、位移 典型例题

高一物理机械运动、位移典型例题 [例1]甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看一高楼在向下运动;乙中乘客看甲在向下运动;丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况是[] A.甲向上、乙向下、丙不动 B.甲向上、乙向上、丙不动 C.甲向上、乙向上、丙向下 D.甲向上、乙向上、丙也向上,但比甲、乙都慢 [分析]电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时,是以自己所乘的电梯为参照物.甲中乘客看高楼向下运动,说明甲相对于地面一定在向上运动.同理,乙相对甲在向上运动,说明乙对地面也是向上运动,且运动得比甲更快.丙电梯无论是静止,还是在向下运动,或以比甲、乙都慢的速度在向上运动,丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到是在向上运动. [答] B、C、D. [例2]下列关于质点的说法中,正确的是[] A.体积很小的物体都可看成质点 B.质量很小的物体都可看成质点 C.不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时,就可以看成质点 D.只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看作质点 [分析] 一个实际物体能否看成质点,跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的高低无关,决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小.例如,地球可称得上是个庞然大物,其直径约为1.28×107 m,质量达到6×1024kg,在太空中绕太阳运动的速度每秒几百米.由于其直径与地球离太阳的距离(约1.5×1011m)相比甚小,因此在研究地球的公转运动时,完全可以忽略地球的形状、大小及地球自身的运动,把它看成一个质点. [答] C.

[例3]下列各种情况,可以把研究对象(黑体者)看作质点的是[] A. 研究小木块的翻倒过程 B. 讨论地球的公转 C. 解释微粒的布朗运动 D. 计算整列列车通过某一路标的时间 [误解一] 小木块体积小,远看可视为一点;作布朗运动的微粒体积极小,当然是质点,故选(A)、(C)。 [误解二] 列车作平动,车上各点运动规律相同,可视为质点,故选(D)。 [正确解答] 讨论地球的公转时,地球的直径(约1.3×104km)和公转的轨道半径(约1.5×108km)相比要小得多,因而地球上各点相对于太阳的运动差别极小,即地球的大小和形状可以忽略不计,可把地球视为质点,故选(B)。 [错因分析与解题指导] 物理研究中常建立起一些理想化的模型,它是物理学对实际问题的简化,也叫科学抽象。它撇开与当前观察无关的因素和对当前考察影响很小的次要因素,抓住与考察有关的主要因素进行研究、分析、解决问题,质点就是一个理想化的模型。[误解一] 以为质点是指一个很小的点。但在小木块的翻倒过程中,木块各点绕一固定点转动,各点运动情况不同,不可看作质点。至于作布朗运动的粒子,尽管体积极小,仍受到来自各个方向上的液体分子(具有更小体积)的撞击,正是这种撞击作用的不平衡性使之作无规则运动,也不可把布朗运动粒子视为质点。[误解二]以为火车在铁道上的运动为平动,可视为质点。而本题实际考察的是经过某路标的时间,就不能不考察它的长度,在这情况中不能视其为质点。 [例4]关于质点的位移和路程的下列说法中正确的是[] A. 位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向 B. 路程是标量,即位移的大小 C. 质点沿直线向某一方向运动,通过的路程等于位移的大小 D. 物体通过的路程不等,位移可能相同 [误解]选(A),(B)。

机械振动学习题解答大全

机械振动习题解答(四)·连续系统的振动 连续系统振动的公式小结: 1 自由振动分析 杆的拉压、轴的扭转、弦的弯曲振动微分方程 22 222y y c t x ??=?? (1) 此式为一维波动方程。式中,对杆,y 为轴向变形,c =;对轴,y 为扭转 角,c ;对弦,y 为弯曲挠度,c 令(,)()i t y x t Y x e ω=,Y (x )为振型函数,代入式(1)得 20, /Y k Y k c ω''+== (2) 式(2)的解为 12()cos sin Y x C kx C kx =+ (3) 将式(3)代入边界条件,可得频率方程,并由此求出各阶固有频率ωn ,及对应 的振型函数Y n (x )。可能的边界条件有 /00, 0/0p EA y x Y Y GI y x ??=??? ?'=?=????=???? 对杆,轴向力固定端自由端对轴,扭矩 (4) 类似地,梁的弯曲振动微分方程 24240y y A EI t x ρ??+=?? (5) 振型函数满足 (4)4420, A Y k Y k EI ρω-== (6) 式(6)的解为 1234()cos sin cosh sinh Y x C kx C kx C kx C kx =+++ (7) 梁的弯曲挠度y (x , t ),转角/y x θ=??,弯矩22/M EI y x =??,剪力 33//Q M x EI y x =??=??。所以梁的可能的边界条件有 000Y Y Y Y Y Y ''''''''======固定端,简支端,自由端 (8) 2 受迫振动 杆、轴、弦的受迫振动微分方程分别为 222222222222(,) (,), (,) p p u u A EA f x t t x J GI f x t J I t x y y T f x t t x ρθθ ρρ??=+????=+=????=+??杆:轴:弦: (9) 下面以弦为例。令1 (,)()()n n n y x t Y x t ?∞==∑,其中振型函数Y n (x )满足式(2)和式(3)。代入式(9)得 1 1 (,)n n n n n n Y T Y f x t ρ??∞ ∞ ==''-=∑∑ (10) 考虑到式(2),式(10)可改写为 21 1 (,)n n n n n n n Y T k Y f x t ρ??∞ ∞ ==+=∑∑ (11) 对式(11)两边乘以Y m ,再对x 沿长度积分,并利用振型函数的正交性,得 2220 (,)l l l n n n n n n Y dx Tk Y dx Y f x t dx ρ??+=???

《机械振动》测试题(含答案)(2)

《机械振动》测试题(含答案)(2) 一、机械振动 选择题 1.如图甲所示,一个单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时,相对平衡位置的位移x 随时间t 变化的图象如图乙所示.不计空气阻力,g 取10m/s 2.对于这个单摆的振动过程,下列说法中不正确的是( ) A .单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为8sin(π)cm x t = B .单摆的摆长约为1.0m C .从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中,摆球的重力势能逐渐增大 D .从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中,摆球所受回复力逐渐减小 2.下列说法中 不正确 的是( ) A .将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大 B .将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2倍 C .将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变 D .在摆角很小的情况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变 3.如图所示,甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上,已知甲的质量小于乙的质量.当细线突然断开斤两物块都开始做简谐运动,在运动过程中( ) A .甲的最大速度大于乙的最大速度 B .甲的最大速度小于乙的最大速度 C .甲的振幅大于乙的振幅 D .甲的振幅小于乙的振幅 4.如图所示,一端固定于天花板上的一轻弹簧,下端悬挂了质量均为m 的A 、B 两物体,平衡后剪断A 、B 间细线,此后A 将做简谐运动。已知弹簧的劲度系数为k ,则下列说法中正确的是( ) A .细线剪断瞬间A 的加速度为0 B .A 运动到最高点时弹簧弹力为mg

6.机械振动习题及答案

一、 选择题 1、一质点作简谐振动,其运动速度与时间的曲线如图所示,若质点的振动按余弦函数描述,则其初相为 [ D ] (A ) 6π (B) 56π (C) 56π- (D) 6π- (E) 23 π- 2、已知一质点沿y 轴作简谐振动,如图所示。其振动方程为3cos()4 y A t π ω=+,与之对应的振动曲线为 [ B ] 3、一质点作简谐振动,振幅为A ,周期为T ,则质点从平衡位置运动到离最大 振幅 2A 处需最短时间为 [ B ] (A );4T (B) ;6T (C) ;8 T (D) .12T 4、如图所示,在一竖直悬挂的弹簧下系一质量为m 的物体,再用此弹簧改系一质量为m 4的物体,最后将此弹簧截断为两个弹簧后并联悬挂质量为m 的物体, 此三个系统振动周期之比为 (A);2 1 : 2:1 (B) ;2:21:1 [ C ] (C) ;21:2:1 (D) .4 1 :2:1

5、一质点在x 轴上作简谐振动,振幅cm A 4=,周期s T 2=,其平衡位置取坐标原点。若0=t 时刻质点第一次通过cm x 2-=处,且向x 轴负方向运动,则质点第二次通过cm x 2-=处的时刻为 (A);1s (B) ;32s (C) ;34 s (D) .2s [ B ] 6、一长度为l ,劲度系数为k 的均匀轻弹簧分割成长度分别为21,l l 的两部分, 且21nl l =,则相应的劲度系数1k ,2k 为 [ C ] (A );)1(,121k n k k n n k +=+= (B );11,121k n k k n n k +=+= (C) ;)1(,121k n k k n n k +=+= (D) .1 1 ,121k n k k n n k +=+= 7、对一个作简谐振动的物体,下面哪种说法是正确的 [ C ] (A ) 物体处在运动正方向的端点时,速度和加速度都达到最大值; (B ) 物体位于平衡位置且向负方向运动时,速度和加速度都为零; (C ) 物体位于平衡位置且向正方向运动时,速度最大,加速度为零; (D ) 物体处于负方向的端点时,速度最大,加速度为零。 8、 一个质点作简谐振动,振幅为A ,在起始时刻质点的位移为 A 2 1 ,且向x 轴的正方向运动,代表此简谐振动的旋转矢量图为 [ B ]

高考复习——《机械振动》典型例题复习

九、机械振动 一、知识网络 二、画龙点睛 概念 1、机械振动 (1)平衡位置:物体振动时的中心位置,振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置,或沿振动方向所受合力等于零时所处的位置叫平衡位置。 (2)机械振动:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称为振动。 (3)振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和重复性 2、简谐运动 (1)弹簧振子:一个轻质弹簧联接一个质点,弹簧的另一端固定,就构成了一个弹簧振子。 (2)振动形成的原因 ①回复力:振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置,且始终指向平衡位置的力,叫回复力。 振动物体的平衡位置也可说成是振动物体振动时受到的回复力为零的位置。

②形成原因:振子离开平衡位置后,回复力的作用使振了回到平衡位置,振子的惯性使振子离开平衡位置;系统的阻力足够小。 (4)简谐运动的力学特征 ①简谐运动:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动。 ②动力学特征:回复力F与位移x之间的关系为 F=-kx 式中F为回复力,x为偏离平衡位置的位移,k是常数。简谐运动的动力学特征是判断物体是否为简谐运动的依据。 ③简谐运动的运动学特征 a=-k m x 加速度的大小与振动物体相对平衡位置的位移成正比,方向始终与位移方向相反,总指向平衡位置。 简谐运动加速度的大小和方向都在变化,是一种变加速运动。简谐运动的运动学特征也可用来判断物体是否为简谐运动。 例题:试证明在竖直方向的弹簧振子做的也是简谐振运动。 证明:设O为振子的平衡位置,向下方向为正方向,此时弹簧形变量为x0,根据胡克定律得 x0=mg/k 当振子向下偏离平衡位置x时,回复力为 F=mg-k(x+x0) 则F=-kx 所以此振动为简谐运动。 3、振幅、周期和频率 ⑴振幅 ①物理意义:振幅是描述振动强弱的物理量。 ②定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅。 ③单位:在国际单位制中,振幅的单位是米(m)。

《机械振动》测试题(含答案)

《机械振动》测试题(含答案) 一、机械振动 选择题 1.如图所示,物块M 与m 叠放在一起,以O 为平衡位置,在ab 之间做简谐振动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x 随时间t 的变化图像如图,则下列说法正确的是( ) A .在1~ 2 T t 时间内,物块m 的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大 B .从1t 时刻开始计时,接下来4 T 内,两物块通过的路程为A C .在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小 D .两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m ,则M 的振幅不变 2.在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律.法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系.已知单摆摆长为l ,引力常量为G ,地球质量为M ,摆球到地心的距离为r ,则单摆振动周期T 与距离r 的关系式为( ) A .T =2πr GM l B .T =2πr l GM C .T = 2πGM r l D .T =2πl r GM 3.如图所示,将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A 、B 、C 三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D ,其中甲是从圆心A 出发做自由落体运动,乙沿弦轨道从一端B 到达最低点D ,丙沿圆弧轨道从C 点运动到D ,且C 点很靠近D 点,如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判断正确的是( ) A .丙球最先到达D 点,乙球最后到达D 点 B .甲球最先到达D 点,乙球最后到达D 点 C .甲球最先到达 D 点,丙球最后到达D 点 D .甲球最先到达D 点,无法判断哪个球最后到达D 点

机械振动机械波试题(附答案全解)

专题十九、机械振动机械波 1.如图,t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4s,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是 答案:C 解析:波源振动在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。t=0.6时沿x轴正、负两方向各传播1.5个波长,能够正确表示t=0.6时波形的图是C。2.做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是 (A)位移(B)速度(C)加速度(D)回复力 答案:B 解析:做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,位移相同,加速度相同,位移相同,可能不同的物理量是速度,选项B正确。 3.一列横波沿水平绳传播,绳的一端在t=0时开始做周期为T的简谐运动,经过时间t(3 4 T <t<T),绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。则在2t时,该点位于平衡位置的 (A)上方,且向上运动(B)上方,且向下运动 (C)下方,且向上运动(D)下方,且向下运动 答案:B 解析:由于再经过T时间,该点才能位于平衡位置上方的最大位移处,所以在2t时,该点位于平衡位置的上方,且向上运动,选项B正确。 4.在学校运动场上50 m直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5 m的声波。一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进10 m。在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为()A.2 B.4 C.6 D.8 答案:B 解析:向某一端点每缓慢行进2.5m,他距离两波源的路程差为5m,听到扬声器声音强,缓慢行进10 m,他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次,选项B正确。 5. 如图,a. b, c. d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m 一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是 (填正确答

机械振动学试题库

《机械振动学》课程习题库 第一章 1.1 何谓机械振动?表示物体运动特征的物理量有哪些? 1.2 按产生振动的原因分为几类?按振动的规律分为几类? 1.3 何谓线性系统、机械系统和等效系统? 1.4 如何理解瞬态振动、稳态振动、自由振动、强迫振动、纵向振动。横向振动、扭转振 动、参数振动和非线性振动? 1.5 写出频率、角频率、相位、幅值、有阻尼固有频率,并说明意义,注明单位值。 1.6 如何理解粘性阻尼系数、等效阻尼、临界阻尼系数、欠阻尼和过阻尼? 1.7 振动对机械产品有哪些影响? 1.8 利用振动原理而工作的机电设备有哪些?试举例说明。 1.9 重温非简谐的周期性振动傅里叶级数,时间函数为f(t),其周期为T ,表达式为: )s i n c o s ()(1 0t n b t n an a t f n n ωω++=?∞ = 式中:?= T dt t f T a 0 0)(1 ?=T n tdt n t f T a 0 cos )(2 ω ?=T n tdt n t f T b 0 sin )(2 ω 注:《手册》P9 1.10将下图所示的f(t)展成傅立叶级数。 参考答案:()∑∞== =5.2.1sin 1 440t n p t f n p b n b n n n ωππ 傅氏级数为奇数时,,当为偶数时,当 f(t) P 0 -P π/ω 2π/ω 3π/ω 4π/ω t

1.11今有一简谐位移x(t)(mm),其表达式为:()=8sin(24 -),3 x t t π 求: 1. 振动的频率和周期; 2. 最大位移、最大速度和最大加速度; 3. t=0时的位移、速度和加速度; 4. t=1.5s 时的位移、速度和加速度。 参考答案:24rad/s ,3.82Hz ,0.2618s ;192mm/s ,4608mm/s 2;-6.9282mm ,96mm/s ,3990.65 mm/s 2 ;-3.253mm ,175.4mm/s ,1874 mm/s 2 1.12一振动体作频率为50Hz 的简谐振动,测得其加速度为80 m/s 2 ,求它的位移幅值和 速度幅值。 参考答案:0.8/mm ,254.34mm/s 。 1.13 一简谐振动的频率为10Hz ,最大速度4.57m/s ,求它的振幅、周期和最大加速度。 参考答案:0.073m ,0.1s ,287.9m/s 2 1.14 求图中刚性杆的振动系统中自由度的数目,并规定出该系统中所用的广义坐标系。 1.15 分析如图所示的机械系统,试求所需的自由度数目,并规定出该系统中所用的坐标系。 1.16 在对所示机械系统进行分析时,试求所用到的自由度数目,并规定一套系统振动分析时所用到的广义坐标系。 题1.14 图 题1.15 图

机械振动习题及答案

第一章 概述 1.一简谐振动,振幅为0、20cm,周期为0、15s,求最大速度与加速度。 解: max max max 1*2***2***8.37/x w x f x A cm s T ππ==== .. 2222max max max 1*(2**)*(2**)*350.56/x w x f x A cm s T ππ==== 2.一加速度计指示结构谐振在80HZ 时具有最大加速度50g,求振动的振幅。(g=10m/s2) 解:.. 22max max max *(2**)*x w x f x π== ..22max max /(2**)(50*10)/(2*3.14*80) 1.98x x f mm π=== 3.一简谐振动,频率为10Hz,最大速度为4、57m/s,求谐振动的振幅、周期、最大加速度。 解: .max max /(2**) 4.57/(2*3.14*10)72.77x x f mm π=== 110.110T s f = == .. 2max max max *2***2*3.14*10*4.57287.00/x w x f x m s π==== 4、 机械振动按激励输入类型分为哪几类?按自由度分为哪几类? 答:按激励输入类型分为自由振动、强迫振动、自激振动 按自由度分为单自由度系统、多自由度系统、连续系统振动

5、 什么就是线性振动?什么就是非 线性振动?其中哪种振动满足叠加原理? 答:描述系统的方程为线性微分方程的为线性振动系统,如00I mga θθ+= 描述系统的方程为非线性微分方程的为非线性振动系统0sin 0I mga θθ+= 线性系统满足线性叠加原理 6、 请画出同一方向的两个运动:1()2sin(4)x t t π=,2()4sin(4)x t t π=合成的的振动波形 7、请画出互相垂直的两个运动:1()2sin(4)x t t π=,2()2sin(4)x t t π=合成的结果。 如果就是1()2sin(4/2)x t t ππ=+,2()2sin(4)x t t π=

《机械振动》测试题(含答案)

《机械振动》测试题(含答案) 一、机械振动选择题 1.如图所示,PQ为—竖直弹簧振子振动路径上的两点,振子经过P点时的加速度大小为6m/s2,方向指向Q点;当振子经过Q点时,加速度的大小为8m/s2,方向指向P点,若PQ之间的距离为14cm,已知振子的质量为lkg,则以下说法正确的是() A.振子经过P点时所受的合力比经过Q点时所受的合力大 B.该弹簧振子的平衡位置在P点正下方7cm处 C.振子经过P点时的速度比经过Q点时的速度大 D.该弹簧振子的振幅一定为8cm 2.某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度L和摆动周期T,如图(a)所示.通过改变悬线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图(b)所示.由此种方法得到的重力加速度值与测实际摆长得到的重力加速度值相比会() A.偏大B.偏小C.一样D.都有可能 3.下列说法中不正确的是( ) A.将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大 B.将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2倍C.将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变 D.在摆角很小的情况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变 4.如图所示,一端固定于天花板上的一轻弹簧,下端悬挂了质量均为m的A、B两物体,平衡后剪断A、B间细线,此后A将做简谐运动。已知弹簧的劲度系数为k,则下列说法中正确的是()

A .细线剪断瞬间A 的加速度为0 B .A 运动到最高点时弹簧弹力为mg C .A 运动到最高点时,A 的加速度为g D .A 振动的振幅为 2mg k 5.如图所示,质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上,木板与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐振动,周期为T ,振动过程中m 、M 之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ, A .若t 时刻和()t t +?时刻物块受到的摩擦力大小相等,方向相反,则t ?一定等于2 T 的整数倍 B .若2 T t ?= ,则在t 时刻和()t t +?时刻弹簧的长度一定相同 C .研究木板的运动,弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力 D .当整体离开平衡位置的位移为x 时,物块与木板间的摩擦力大小等于 m kx m M + 6.如图所示,弹簧的一端固定,另一端与质量为2m 的物体B 相连,质量为1m 的物体A 放在B 上,212m m =.A 、B 两物体一起在光滑水平面上的N 、N '之间做简谐运动,运动过程中A 、B 之间无相对运动,O 是平衡位置.已知当两物体运动到N '时,弹簧的弹性势能为p E ,则它们由N '运动到O 的过程中,摩擦力对A 所做的功等于( ) A .p E B . 12 p E C .13 p E D . 14 p E 7.如图所示,将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A 、B 、C 三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D ,其中甲是从圆心A 出发做自由落体运动,乙沿弦轨道从一端B 到达最低点D ,丙沿圆弧轨道从C 点运动到D ,且C 点很靠近D 点,如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判断正确的是( ) A .丙球最先到达D 点,乙球最后到达D 点

《机械振动》测试题(含答案)(1)

《机械振动》测试题(含答案)(1) 一、机械振动 选择题 1.如图所示,物块M 与m 叠放在一起,以O 为平衡位置,在ab 之间做简谐振动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x 随时间t 的变化图像如图,则下列说法正确的是( ) A .在1~ 2 T t 时间内,物块m 的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大 B .从1t 时刻开始计时,接下来4 T 内,两物块通过的路程为A C .在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小 D .两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m ,则M 的振幅不变 2.下列说法中 不正确 的是( ) A .将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大 B .将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2倍 C .将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变 D .在摆角很小的情况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变 3.如图所示,甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上,已知甲的质量小于乙的质量.当细线突然断开斤两物块都开始做简谐运动,在运动过程中( ) A .甲的最大速度大于乙的最大速度 B .甲的最大速度小于乙的最大速度 C .甲的振幅大于乙的振幅 D .甲的振幅小于乙的振幅 4.甲、乙两单摆的振动图像如图所示,由图像可知 A .甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B .甲、乙两单摆的摆长之比是2:3

C .t b 时刻甲、乙两摆球的速度相同 D .t a 时刻甲、乙两单摆的摆角不等 5.下列叙述中符合物理学史实的是( ) A .伽利略发现了单摆的周期公式 B .奥斯特发现了电流的磁效应 C .库仑通过扭秤实验得出了万有引力定律 D .牛顿通过斜面理想实验得出了维持运动不需要力的结论 6.如图所示,质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上,木板与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐振动,周期为T ,振动过程中m 、M 之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ, A .若t 时刻和()t t +?时刻物块受到的摩擦力大小相等,方向相反,则t ?一定等于2 T 的整数倍 B .若2 T t ?= ,则在t 时刻和()t t +?时刻弹簧的长度一定相同 C .研究木板的运动,弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力 D .当整体离开平衡位置的位移为x 时,物块与木板间的摩擦力大小等于 m kx m M + 7.如图所示,弹簧的一端固定,另一端与质量为2m 的物体B 相连,质量为1m 的物体A 放在B 上,212m m =.A 、B 两物体一起在光滑水平面上的N 、N '之间做简谐运动,运动过程中A 、B 之间无相对运动,O 是平衡位置.已知当两物体运动到N '时,弹簧的弹性势能为p E ,则它们由N '运动到O 的过程中,摩擦力对A 所做的功等于( ) A .p E B . 12 p E C .13 p E D . 14 p E 8.质点做简谐运动,其x —t 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( )

机械振动试题(参考答案)

机械振动基础试卷 一、填空题(本题15分,每空1分) 1、机械振动大致可分成为:()和非线性振动;确定性振动和();()和强迫振动。 2、在离散系统中,弹性元件储存( ),惯性元件储存(),()元件耗散能量。 3、周期运动的最简单形式是(),它是时间的单一()或()函数。 4、叠加原理是分析()系统的基础。 5、系统固有频率主要与系统的()和()有关,与系统受到的激励无关。 6、系统的脉冲响应函数和()函数是一对傅里叶变换对,和()函数是一对拉普拉斯变换对。 7、机械振动是指机械或结构在平衡位置附近的()运动。 二、简答题(本题40分,每小题10分) 1、简述振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。 (10分) 2、共振具体指的是振动系统在什么状态下振动简述其能量集聚过程 (10分) 3、简述刚度矩阵[K]中元素k ij的意义。

(10分) 4、 简述随机振动问题的求解方法,以及与周期振动问题求解的区别。 (10分) 三、计算题(45分) 、(14分)如图所示中,两个摩擦轮可分别绕水平轴O 1,O 2转动,无相对滑动;摩擦轮的半径、质量、转动惯量分别为r 1、m 1、I 1和r 2、m 2、I 2。轮2 的轮缘上连接一刚度为k 的弹簧,轮1的轮缘上有软绳悬挂质量为m 的物体,求: 1)系统微振的固有频率;(10分) 2)系统微振的周期;(4分)。 、(16分)如图所示扭转系统。设转动惯量 I 1=I 2,扭转刚度K r1=K r2。 1)写出系统的动能函数和势能函数; (4分) 2)求出系统的刚度矩阵和质量矩阵; (4分) 3)求出系统的固有频率; (4分) k r1 k r2 I 1 I 2

高中物理选修3-4知识点机械振动与机械波解析教程文件

机械振动与机械波 简谐振动 一、学习目标 1.了解什么是机械振动、简谐运动 2.正确理解简谐运动图象的物理含义,知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。 二、知识点说明 1.弹簧振子(简谐振子): (1)平衡位置:小球偏离原来静止的位置; (2)弹簧振子:小球在平衡位置附近的往复运动,是一种机械 运动,这样的系统叫做弹簧振子。 (3)特点:一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑 振子的大小和形状的理想化的物理模型。 2.弹簧振子的位移—时间图像 弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线,如图所示。 3.简谐运动及其图像。 (1)简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。 (2)应用:心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。 三、典型例题 例1:简谐运动属于下列哪种运动() A.匀速运动B.匀变速运动 C.非匀变速运动D.机械振动 解析:以弹簧振子为例,振子是在平衡位置附近做往复运动,并且平衡位置处合力为零,加速度为零,速度最大.从平衡位置向最大位移处运动的过程中,由F=-kx可知,振子的受力是变化的,因此加速度也是变化的。故A、B错,C正确。简谐运动是最简单的、最基本的机械振动,D正确。 答案:CD

简谐运动的描述 一、学习目标 1.知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。 2.知道振动物体的固有周期和固有频率,并正确理解与振幅无关。 二、知识点说明 1.描述简谐振动的物理量,如图所示: (1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,。 (2)全振动:振子向右通过O点时开始计时,运动到A,然后向左回到O,又继续向左达到,之后又回到O,这样一个完整的振动过程称为一次全振动。 (3)周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,符号T表示,单位是秒(s)。 (4)频率:单位时间内完成全振动的次数,符号用f表示,且有,单位是赫兹(Hz),。 (5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量,周期越小,频率越大,振动越快。 (6)相位:用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 2.简谐运动的表达式:。 (1)理解:A代表简谐运动的振幅;叫做简谐运动的圆频率,表示简谐运动的快慢,且;(代表简谐运动的相位,是t=0时的相位,称作初相位或初相;两个具有相同频率的简谐运动存在相位差,我们说2的相位比1超前。 (2)变形: 三、典型例题 例1:某振子做简谐运动的表达式为x=2sin(2πt+6π)cm则该振子振动的振幅和周期为() A.2cm1s B.2cm2πs C.1cmπ6s D.以上全错 解析:由x=Asin(ωt+φ)与x=2sin(2πt+6π)对照可得:A=2cm,ω=2π=2πT,∴T=1s,A选项正确。 答案:A 例2:周期为2s的简谐运动,在半分钟内通过的路程是60cm,则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为() A.15次,2cm B.30次,1cm C.15次,1cm

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