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1、习题解答10-1把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开,是摆线与竖直方向成一微小角度θ,然后由静止放手任其振动,从放手时开始计时.若用余弦函数表示其运动方程,则该单摆振动的初相为()(A)2(B)/2(C)0(D)θ矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。解由已知条件可知其初始时刻的位移正向最大。利用旋转矢量图可知,初相相位是0.故选C10-2如图所示,用余弦函数描述一简谐振动。已知振幅为A,周期为T,初相,则振动曲线为()习题10-2图解由已知条件可知初始时刻振动的位移是,速度是,方向是向轴正方向,则振动曲线上时刻的斜率是正值。
2、故选A10-3已知某简谐振动的振动曲线和旋转矢量图如附图(a)、(b)所示,位移的单位为厘米,时间单位为秒,则此简谐振动的振动方程为()聞創沟燴鐺險爱氇谴净。(A)(B)(C)(D)13/13习题10-3图解由振动图像可知,初始时刻质点的位移是,且向轴负方向运动,附图()是其对应的旋转矢量图,由图可知,其初相位是,振动曲线上给出了质点从到A的时间是,其对应的相位从变化到,所以它的角速度残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。简谐振动的振动方程为故选D10-4弹簧振子做简谐振动,已知此振子势能的最大值为100J,当振子处于最大位移
3、的一半时其动能为()酽锕极額閉镇桧猪訣锥。(A)25J(B)50J(C)75J(D)100J彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。解物体做简谐运动时,振子势能的表达式是,其动能和势能都随时间做周期性变化,物体通过平衡位置时,势能为零,动能达到最大值;位移最大时,势能达到最大值,动能为零,但其总机械能却保持不变.当振子处于最大位移的一半时其势能为,所以此时的动能是謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。故选C10-5一质点作简谐振动,速度最大值Vm=0.05m/s,振幅A=2cm.若令速度具有正最大值的那一时刻为t=0,则振动表达式为。厦礴恳蹒骈
4、時盡继價骚。解速度的最大值,A=0.02m,所以振动的一般表达式13/13,现在只有初相位没确定,速度具有正最大值时位于原点处,由旋转矢量法可知,振动的表达式为.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。10-6已知一个谐振子的振动曲线如图(a)、对应的旋转矢量图(b)所示,求:a、b、c、d、e各点状态的相位分别为。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。习题10-6图解结合旋转矢量图附图(b),振动曲线上的a,b,c,d,e对应旋转矢量图上的,所以其相位分别是10-7一简谐振动的旋转矢量如图所示,振幅矢量长2cm,则该简谐振动的初相为,振动方程
5、为。习题10-8图解振动方程的一般表达式是,是指t=0时对应的相位,也是初相位,由图可知t=0时的角度是,所以该简谐振动的初相为.角速度是,代入振动方程可得到(m).籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。10-8质点的振动曲线如图所示。试求:(1)振动表达式(2)点P对应的相位(3)到达点P对应位置所需时间。解(1)根据振动曲线对应的旋转振幅矢量可知,初相13/13,从t=0到t=1s时间内相位差为,所以角频率为可得振动表达式为(2)P点相对应的相位为0。(3)到达P点所需时间为10-9沿x轴作简谐振动的小球,振幅A=0.04
6、m,速度的最大值。若取速度为正的最大值时t=0。试求:預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。(1)振动频率;(2)加速度的最大值;(3)振动的表达式。解(1)速度的最大值,A=0.04m,。(2)加速度的最大值。(3)速度为正的最大值时t=0,由旋转矢量法可知:振动的表达式为10-10一物体质量为0.25kg,在弹性力作用下作谐振动,弹簧劲度系数为25N・m-1,如果起始振动时具有势能0.06J和动能0.02J,求渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。(1)振幅;(2)动能恰等于势能时的位移;(3)经过平衡位置时物体的速度。解物体做简谐振动时
7、,振子势能的表达式是,动能表达式是。其动能和势能都随时间做周期性变化,物体通过平衡位置时,势能为零,动能达到最大值;位移最大时,势能达到最大值,动能为零,但其总机械能却保持不变为。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。13/13(1)由于振动过程总机械能却保持不变,,A=0.08m。(2)动能恰等于势能时,也就是此时势能是总机械能的一半,,(3)通过平衡位置时,势能为零,动能达到最大值,此时,.10-11一质点作简谐振动,其振动方程为。求:(1)当x值为多大时,系统的势能为总能量的一半?(2)质点从平衡位置移动到上述位置所需最
8、短时间为多少秒?解(1)系统的势能为总能量的一半时,有(2)质点从平衡位置移动到上述位置所需最短时间为10-12一质点同时参与两个同方向的简谐振动,其振动方程分别为求合振动的振动方程。解作两振动的旋转矢量图,如图所示。由图得合振动的振幅和初相分别为A=(5-3)cm=2cm,合振动方程为10-13火车在铁轨上行驶,每经过铁轨接缝处即受到一次振动,从而使装在弹簧上面的车厢上下振动。设每段