8. 如图是M、N两个单摆的振动图线。M的振幅是__________厘米,周期是__________秒;N的振幅是__________厘米,周期是__________秒。开始振动后当N第一次通过平衡位置时,M的位移是__________厘米。如果两摆球质量之比是1∶2,在同一地点,摆长之比是__________。
7. 一个单摆放在甲地,每分振动45次;放在乙地,每分振动43次。甲、乙两地重力加速度之比是__________。
6. 在一圆形轨道上运行的人造同步地球卫星中放一只用摆计时的挂钟,这个钟将要( )
A. 变慢 B. 变快 C. 停摆不走 D. 快慢不变
5. 甲、乙两个单摆的振动图线如图所示。根据振动图线可以断定( )
A.甲、乙两单摆摆长之比是4∶9 B. 甲、乙两单摆振动的频率之比是2∶3
C. 甲摆的振动能量大于乙摆的振动能量 D. 乙摆的振动能量大于甲摆的振动能量
4. 一个单摆作简谐运动,若使摆球质量变为原来的4倍,而通过平衡位置时的速度变为原来的,则( )
A. 频率不变,振幅不变 B. 频率不变,振幅改变
C. 频率改变,振幅不变 D. 频率改变,振幅改变
3. 如下图所示,一个小铁球,用长约10m的细线系牢,另一端固定在O点,小球在C处平衡,第一次把小球由C处向右侧移开约4cm,从静止释放至回到C点所用时间为;第二次把小球提到O点,由静止释放,到达C点所用的时间为,则( )
A.> B. = C. < D. 无法判断
2. 一个弹簧振子在AB间作简谐运动,O是平衡位置,以某时刻作为计时零点()。经过周期,振子具有正方向的最大加速度。那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况?( )
1.已知在单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次全振动,两摆长之差为1.6 m.则两单摆摆长la与lb分别为
A.la=2.5 m,lb=0.9 m B.la=0.9 m,lb=2.5 m
C.la=2.4 m,lb=4.0 m D.la=4.0 m,lb=2.4 m
2.共振
当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。
要求会用共振解释现象,知道什么情况下要利用共振,什么情况下要防止共振。
(1)利用共振的有:共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、打秋千……
(2)防止共振的有:机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例11] 把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时,完成20次全振动用15s;在某电压下,电动偏心轮的转速是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速提高,而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大,以下做法正确的是
A.降低输入电压 B.提高输入电压
C.增加筛子质量 D.减小筛子质量
解析:筛子的固有频率为f固=4/3Hz,而当时的驱动力频率为f驱=88/60Hz,即f固< f驱。为了达到振幅增大,应该减小这两个频率差,所以应该增大固有频率或减小驱动力频率。本题应选AD。
[例12] 一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大时,该物体的振幅将:( )
A.逐渐增大
B.先逐渐减小后逐渐增大;
C.逐渐减小
D.先逐渐增大后逐渐减小
解析:此题可以由受迫振动的共振曲线图来判断。
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。在此之后若再增大驱动力频率,则振动物体的振幅减小。
所以本题的正确答案为D。
[例13]如图所示,在一根张紧的水平绳上,悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆,让a摆略偏离平衡位置后无初速释放,在垂直纸面的平面内振动;接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的有:( )
A.各摆的振动周期与a摆相同
B.各摆的振幅大小不同,c摆的振幅最大
C.各摆的振动周期不同,c摆的周期最长
D.各摆均做自由振动
解析:a摆做的是自由振动,周期就等于a摆的固有周期,其余各摆均做受迫振动,所以振动周期均与a摆相同。 c摆与a摆的摆长相同,所以c摆所受驱动力的频率与其固有频率相等,这样c摆产生共振,故c摆的振幅最大。
此题正确答案为A、B。
1.受迫振动
物体在驱动力(既周期性外力)作用下的振动叫受迫振动。
⑴物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关。
⑵物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定:两者越接近,受迫振动的振幅越大,两者相差越大受迫振动的振幅越小。
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