第九章机械振动
年级__________ 班级_________ 学号_________ 姓名__________ 分数____ 总分一二三四五六
一、填空题(共25题，题分合计25分)
1.质点做简谐运动的周期为0.4s，振幅为0.1m，从质点通过平衡位置开始计时，则经5s，质点通过的路程等于________m，位移为_________m。
2.A、B二单摆，当A振动20次，B振动30次，已知A摆摆长比B摆长40cm，则A、B二摆摆长分别为________cm与________cm。
3.如图所示，在曲柄A上悬挂一个弹簧振子，如果转动摇把C可带动曲轴BAD，用手往下拉振子，再放手使弹簧振子上下振动，测得振子在10s内完成20次全振动，然后匀速转动摇把，当转速为_______r/min，弹簧振子振动最剧烈，稳定后的振动周期为________s。
4.甲、乙两个弹簧振子，振子质量之比为3：1，弹簧劲度系数之比为1：3，振幅之比为1：2。则甲、乙两个弹簧振子振动的周期之比为；若把两个弹簧振子移到月球上，其振动的周期与它们在地球上振动周期之比为。
5.一个作简谐运动的质点在平衡位置O点附近振动。当质点从O点向某一侧运动时，经3s第1次过M点，再向前运动，又经2s第2次过M点。则该质点再经_____第3次过M点。
6.如图所示，为一双线摆，二摆线长均为L,悬点在同一水平面上，使摆球A在垂直于纸面的方向上振动，当A球从平衡位置通过的同时，小球B在A球的正上方由静止放开，小球A、B刚好相碰，则小球B距小球A的平衡位置的最小距离等于_________。
得分阅卷人
7.如图所示，一个偏心轮的圆心为O，重心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f，当偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动时，则当ω=________时振动最为剧烈，这个现象称为______
8.有一摆长为L的单摆，在悬点的正下方L/4处有一钉子O'挡住摆线，将小球拉离平衡位置一个很小的角度θ，然后释放。不考虑摩擦力和空气阻力，则摆线碰钉后，摆球摆离平衡位置的最大偏角θ'= 。
（θ'仍很小）
O
O'
L
A
B
C
θ'
θ
9.甲、乙两个单摆同时从平衡位置以相同的速度开始运动。经t秒后两个摆的摆球第一次同时经过平衡位置，且速度相同。若甲摆的振动周期为T秒，则乙摆振动的周期可能为。
10.右图是某质点作简谐振动的图象，从图上可知它的振幅是米，周期是秒。频率是赫。
11.如图所示，4个摆的摆长分别是L1=2m,L2=l.5m,L3=lm,L4=0.5m，它们挂于同一根横线上，今用一个周期为2s的水平策动力作用于张紧的横线上使它们做受迫振动，稳定时振幅最大的是摆长为 m的摆。
12.一列波的波速为30米/秒，振源每分钟做300次全振动，则它的频率是赫，周期是秒.波长是米。
13.下图是一列横波在某一时刻的波形图线，则这列波的波长是米，质点振动的振幅是米。如果波的传播速度4.8米/秒，这列波的周期是秒。
14.下图是一列横波在某一时刻的波形图象，已知这列波的波速为8m/s,则这列波的波长为m,频率为 Hz，质点振动的振幅是 cm。
15.一质点在OM直线上作简谐运动，O为平衡位置，质点从O向着M运动，到达M点经过0.15s，再经过0.1s第二次到达M点，其振动频率为_________Hz．
16.一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子，当振子的位移为2cm时，它的加速度大小是3m ／s2，振子的振幅为5cm，则它在运动中能达到的最大加速度大小是________m／s2．
17.一列简谐波沿x轴正方向传播，ｘ1＝2ｃｍ的质点A自平衡位置开始向上运动后，再经过0.25ｓ，坐标为ｘ2＝12ｃｍ的质点B才开始振动，已知这列波的频率为5Ｈz，则该波的波速为__________m／s，波长为________________ｍ．
18.可闻声波的频率在__________Hz到__________Hz之间，若声音在空气中传播速度为340m
／s，人耳能听到声波的最短波长为______________ｍ．
19.两个振动方向始终相同的声波，在距第一个声源2m，距第二个声源2.5m的点上，由于干涉听不到声音，已知声速v＝340m／s，则声波的频率为__________Hz．
20.弹簧振子从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度越来越_____,加速度越来越_____,速度和加速度方向_____（填"相同"或"相反"）。
21.如下图所示，S1、S2两个波源发出的波相叠加，
实线表示波峰，虚线表示波谷，在 a、b、c、d各点中，表示振动加强的点是______，振动
减弱的点是____。
22.某振动物体作自由振动的频率为8Hz，现有一个频率为3Hz的策动力，让其作受迫振动，则物体振动频率为_________ Hz，为了让它发生共振，策动力的频率必须变为Hz。（策动力即驱动力）。
23.有一个单摆周期为1s,如果摆长变为原来的1/2,它的周期是_____秒;若摆球的质量变为原来的1/2,则周期是_____秒;振幅减小为原来的1/2,则周期是_____秒。若此单摆拿到月球上[g月=(1/6)g地],则周期为_____秒。
24.一列横波某时刻的波形如图中实线所示，经过0.1s，波形如图中虚线所示，已知波的周期大
于0.1s，则： (1)当波沿x轴正方向传播时，波的传播速度是________，频率是_______；（2）当波沿x轴负方向传播时，波的传播速度是_______，频率是______。
25.下图是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图，____情况中水波的频率最大，____情况中水波的频率最小。
二、多项选择题(共19题，题分合计19分)
1.一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越小，则在这段时间内A．振子的速度越来越大
B．振子正在向平衡位置运动
C．振子的速度方向与加速度方向一致
D．以上说法都不正确
2.做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，下面说法正确的是
A．速度一定为正值，加速度一定为负值
B．速度一定为负值，加速度一定为正值
C．速度不一定为正值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为正值
3.
一质点作简谐运动，其位移x与时间t关系曲线如图所示，由图可知
得分阅卷人
A．质点振动的频率是4Hz
B．质点振动的振幅是2cm
C．在t=3s时，质点的速度为最大
D．在t=4s时，质点所受的合外力为零
4.在一根张紧的绳上挂着四个单摆，甲丙摆长相等，当甲摆摆动时
A．乙摆与甲摆周期相同
B．丁摆频率最小
C．乙摆振幅最大
D．丙摆振幅最大
5.甲、乙两个单摆, 摆球相同, 摆长分别为L1和L2将其悬挂起来, 等它们平衡时, 两个摆球的高度相同, 而且正好相切(相互之间无挤压)。现将乙摆球稍微拉起, 然后释放。两球正碰时没有机械能损失, 不计碰撞所经历的时间, 它们连续相撞的时间间隔可能是
A.
g
L
1
π
B.
g
L
2
π
C.
g
L
1
2
π
D.
g
L
2
2
π
6.小球做简谐运动，则下述说法正确的是
A．小球所受的回复力大小与位移成正比，方向相反
B．小球的加速度大小与位移成正比，方向相反
C．小球的速度大小与位移成正比，方向相反
D．小球速度的大小与位移成正比，方向可能相同也可能相反
7.如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是A．只有A、C振动周期相等 B．A的振幅比B小
C．C的振幅比B的振幅大 D．A、B、C的振动周期相等
8.a 、b是水平绳上的两点，相距42m，一列正弦横波沿此绳传播，传播方向从a到b每当a点经过平衡位置向上运动时，b点恰到达上方最大位移处。此波的波长可能是
A、168cm
B、84cm
C、56cm
D、24cm
9.为了使单摆的周期变大，下列做法正确的有:
A.增大摆长
B.减小摆长
C.增大单摆的振幅
D.把单摆移到重力加速度较小的地方
10.下图是一列横波的图象，该波向右传播的速度V=20米/秒，下列说法正确的是:
A.每个质点均以20米/秒的速度向右匀速运动
B.质点振动方向与波的传播方向垂直
C.质点的振幅为2厘米、周期为0.2秒
D.质点的振幅为4厘米，频率为5赫
11.一个弹簧振子以平衡位置O为中心，在AB之间作简振动，那麽小球向左和向右两次通过C 点时，下列物理量中相同的是：
A. 动能
B. 加速度
C. 速度
D. 回复力
12.利用单摆测重力加速度,若测得的g值偏小,可能由于：
A. 将n次全振动记成n+1次全振动
B. 将n次全振动记成n-1次全振动
C. 计算摆长时忘记加上小球半径
D. 摆球质量过大
13.关于机械波的说法正确的是：
A. 波动的过程是质点由近及远的传播过程
B. 波动的过程是能量由近及远的传播过程
C. 两个振动情况完全相同的质点间的间距不一定是一个波长
D. 波源振动一个周期,质点运动的距离为一个波长
14.在地球上一弹簧振子的频率为f1，一单摆的频率为f2,若将它们移到月球上，它们的频率将：
A. f1不变
B. f2不变
C. f2变小
D. f1变大
15.下列关于波长的说法中，正确的是
A．一个周期内媒质质点走过的路程
B．横波中相邻的两个波峰间的距离
C．一个周期内振动形式所传播的距离
D．两个振动速度相同的媒质质点间的距离
16.关于波速公式v=λf下列说法中正确的是
A.此公式用于一切波
B.此公式表明，波源的振动频率增加，波速增大
C.此公式中的三个量，同一机械波在通过不同的媒质时，只有频率不会改变
D.两列声波，甲的波长是乙的波长的2倍，则在空气中传播时，甲的波速是乙的波速的2倍
17.下面为某一波的图象和该波上一质点P的振动图象，根据图象正确的是
A.Q点速度向y轴正方向
B.P点振幅为10cm
C.波向右传播，v=10m/s
D.波向左传播，v=10m/s
18.如图所示，一列波以速率v传播，t1时刻的波形为实线，t2时刻的波形为虚线。若两时刻之差t2-t1=0.03秒小于周期，则下列说法中正确的是
A.T=0.12秒，v=100米/秒；
B.T=0.04秒，v=300米/秒；
C.T=0.12秒，v=300米/秒；
D.T=0.04秒，v=100米/秒。
19.甲乙两人同时观察同一单摆的振动，甲每经过2.0S 观察一次摆球的位置，发现摆球都在
其平衡位置处；乙每经过3.0S 观察一次摆球的位置，发现摆球都在平衡位置右侧的最高处，由此可知该单摆的周期可能是
A ．0.5S
B ．1.0S
C ．2.0S
D ．3.0S
三、单项选择题(共49题，题分合计49分)
1.首先发现单摆等时性的科学家是
A ． 牛顿
B ． 伽里略 Ｃ． 惠更斯 Ｄ． 阿基米德
2.一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，以下说法正确的是
A ．若t 时刻和()t t +?时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则?t 一定等于周期（T ）的整数倍
B ．若t 时刻和()t t +?时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则?t 一定等于半周期（T
2）
的整数倍
C ．若?t T =，则在t 时刻和()t t +?时刻振子运动的加速度一定相等
D ．若?t T
=
2，则在t 时刻和()t t +? 时刻弹簧的长度一定相等
3.两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz ，乙的固有频率是400Hz ，若它们均在频率是300Hz
的驱动力作用下做受迫振动，则
A ．甲的振幅较大，振动频率是100Hz
B ．乙的振幅较大，振动频率是300Hz
C ．甲的振幅较大，振动频率是300Hz
D ．乙的振幅较大，振动频率是400Hz
4.一绳长为L 的单摆，在平衡位置正上方（L-L ′）的P 处有一个钉子，如图所示，这个摆的
周期是
5.振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力
A．指向地面 B．指向悬点
C．数值为零 D．垂直摆线，指向运动方向
6.做简谐运动的弹簧振子，下述说法中不正确的是
A．振子通过平衡位置时，速度最大
B．振子在最大位移处时，加速度最大
C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同
D．振子连续两次通过同一位置时，动能相同，动量相同
7.下列单摆的周期相对于地面上的固有周期变大的是
A．加速向上的电梯中的单摆
B．在匀速水平方向前进的列车中的单摆
C．减速上升的电梯中的单摆
D．在匀速向上运动的电梯中的单摆
8.一质点做简谐运动，先后以相同的动量依次通过A、B两点，历时1s，质点通过B点后再经过1s又第2次通过B点，在这两秒钟内，质点通过的总路程为12cm，则质点的振动周期和振幅分别为
A．3s，6cm B．4s，6cmC．4s，9cm D．2s，8cm
9.一弹簧振子作简谐运动，下列说法中正确的有
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
10.弹簧振子做简谐运动的图线如图所示，在t1至t2这段时间内
A．振子的速度方向和加速度方向都不变
B．振子的速度方向和加速度方向都改变
C．振子的速度方向改变，加速度方向不变
D．振子的速度方向不变，加速度方向改变
11.一单摆的摆长为40cm，摆球在t=0时刻正从平衡位置向右运动，若g取10 m／s2，则在1s 时摆球的运动情况是
A．正向左做减速运动，加速度正在增大
B．正向左做加速运动，加速度正在减小
C．正向右做减速运动，加速度正在增大
D．正向右做加速运动，加速度正在减小
12.一单摆在地球表面上频率为f0, 某一行星半径为地球半径的4倍, 密度为地球密度的1/2, 这个单摆在该行星表面上的频率为
A.
2
f B. 2
f C.
1
20
f
D.
1
20
f
.
13.一平台沿竖直方向作简谐运动，一物体置于振动的平台上随台一起运动，当振动平台处于什么位置时，物体对台面的正压力最大
A．当振动平台运动到最高点时B．当振动平台向下运动过振动中心点时
C．当振动平台运动到最低点时D．当振动平台向上运动过振动中心点时
14.下图为共振筛示意图，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为
A．5r／s B．10r／s
C．0．2r／s D．300r／s
15.单摆的周期在发生下述哪种情况时将增大?
A．单摆摆长增大 B．单摆摆长减小
C．单摆振幅增大 D．单摆质量减小
16.要使单摆的周期增大，应该:
A.增大单摆摆球的质量
B.增大单摆的振幅
C.增大单摆的摆长
D.减小单摆的摆长
17.如图是某质点作简谐振动的图象，则此振动的频率是：
A．2Hz B．lHz
C. 0.5Hz D．0.2Hz
18.一座摆钟走慢了，要把它调准(即把钟摆的周期调小)，正确的做法是:
A.缩短摆长
B.增长摆长
C.增大摆锤的质量
D.将摆钟移到重力加速度较小的地方
19.若要使单摆的周期T增大为原来的2倍，以下做法正确的是:
A.摆球的质量增大为原来的2倍
B.摆球的振幅增大为原来的2倍
C.摆长增大为原来的4倍
D.摆长增大为原来的2倍
20.如图所示，各摆的摆长为:L d＞L a=L b＞L c，先让a摆振动起来，通过紧张的绳向其余各摆施加力的作用，其余各摆也振动起来，可以发现:
A.它们的振幅相同
B.c摆振幅最大
C.d摆振幅最大
D.b摆振幅最大
21.如图所示，在一根张紧的绳上挂几个单摆，其中A、B的摆长相等，当A摆动时:
A．单摆B振幅最大
B．单摆C振幅最大
C．各单摆的振幅一样
D．单摆D的振幅最大
22.下图为某列向右传播的横波在某一时刻的波形图，已知该波的传播速度为2m/s，则该波的:
A.波长为5m
B.振幅为5m
C.周期为2s
D.频率为2Hz
23.下图是一列向右传播的横波在某时刻的波形图象。质点振动周期为2s，则：
A.波长是l0cm
B.振幅是l0m
C.波速是5m/s
D.波速是4m/s
24.以下有关波的说法中，正确的是:
A.有机械振动必有机械波
B.有机械波必有机械振动
C.在振动传播过程中，介质质点在一个周期内移动的距离为一个波长
D.在横波传播过程中，两个波峰之间的距离为一个波长
25.关于振动，下列说法中错误的是
（Ａ）物体在某一位置两侧的往复运动叫做机械振动
（Ｂ）一切发声的物体都是振动物体
（Ｃ）振动物体所受到的回复力一定跟位移成正比
（Ｄ）振动物体所受到的回复力可能是由合外力提供的
26.关于周期、频率和振幅，下列说法正确的有
（Ａ）周期和频率都是描述振动快慢的物理量，周期大的，振动的快
（Ｂ）振幅是描述振动强弱的物理量，振幅小的，振动频率也小
（Ｃ）频率的单位是赫兹，它数值上等于完成一次全振动所用的时间
（Ｄ）周期和频率互为倒数，它们和振幅无关
27.单摆作简谐运动的周期在下述哪种情况下将增大？
（Ａ）增加摆球的质量（Ｂ）减小摆长
（Ｃ）将单摆移到高山上，保持摆长不变（Ｄ）增大摆幅
28.关于振动和波的图象，下述正确的有
（Ａ）简谐振动的图象，描述的是质点的运动轨迹
（Ｂ）在振动图象中，两个相邻最大值的坐标之差为一个波长
（Ｃ）波的图象描述的是参加振动的各质点在不同时刻的位移
（Ｄ）在简谐振动的图象和波的图象中，都可以求出振幅
29.如图表示质点作简谐运动的图象，下述正确的有
（Ａ）振动图象是从平衡位置开始计时的
（Ｂ）2s末质点的速度最大，加速度也最大
（Ｃ）3s末质点的速度最大，且方向为ｘ轴的正方向
（Ｄ）5s末质点的位移为0，速度也为
30.卡车在行驶时，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物作简谐运动．以竖直向上为正方向，其振动图象如图所示，则在图象上a、b、c、d四点中货物对车底板压力最小的是
（Ａ）a点（Ｂ）b点（Ｃ）c点（Ｄ）d点
31.一简谐横波沿x轴传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向竖直向下，
则
（Ａ）此波沿x轴负方向传播
（Ｂ）质点D此时向ｙ轴正方向运动
（Ｃ）质点B将比质点C先回到平衡位置
（Ｄ）质点E的振幅为0
32.一个处于共振状态的物体，下述正确的有
（Ａ）它的共振频率不等于自身的固有频率
（Ｂ）它一定做受迫振动，而不是自由振动
（Ｃ）若策动力的频率突然增大，此物体的振幅也将增大
（Ｄ）若策动力的频率突然减小，此物体的振幅也将增大
33.关于波的叠加和衍射，下述正确的有
（Ａ）只有频率相同的两列波相遇，质点的位移才等于两列波分别引起位移的矢量和（Ｂ）只有频率相同的两列波相遇，才会形成稳定的干涉图样
（Ｃ）当孔的尺寸比波长大时，穿过孔的波一定表现为直线传播
（Ｄ）两列波相遇的加强处，质点振动的位移总是最大
以下关于机械波的几种说法中，正确的是：
有机械振动必定会有机械波
有机械波必定有机械振动
机械波是介质随着波一起迁移的运动
在波动的过程中，波上的质点是沿着波形曲线运动
35.做简谐振动的物体向着平衡位置运动时,运动速度越来越大,这是由于：
A. 物体具有惯性。
B. 物体具有的加速度越来越大。
C. 物体受到的阻力越来越小。
D. 振动物体的势能不断转化为动能。
36.一质点作简振动的图象如图所示，由图可知该振动：
A. 周期为0.3s，振幅为10cm
B. 周期为0.5s，振幅为20cm
C. 频率为2.5Hz，振幅为20cm
D. 频率为2.5Hz，振幅为10cm
37.下图为一列横波的某时刻的图象a、b、c、d为介质的几个质点，则：
A. a、c两质点有相同的振幅
B. a质点此时的加速度为正方向最大
C. b质点此时正方向振动
D. b质点此时速度为零，b、d是距离为波长
38.已知一列波某时刻的波动图象和其一点的振动图象如图所示,则:
A. 甲是波动图象,波速是200 m/s。
B. 甲是振动图象,波速是20000 m/s。
C. 乙是波动图象,波速是500 m/s。
D. 乙是振动图象,波速是5000 m/s。
39.关于声波下列说法正确的是:
A. 声波在空气中的传播速度比在水中的传播速度大。
B. 声波的形成需同时具备两个条件:声源和能传播振动的介质。
C. 围绕正在振动的音叉走一圈,就会听到声音忽强忽弱,这是由于声波的衍射造成的
D. 任何两列波相遇都会产生明显的干涉现象。
40.一个单摆从甲地拿到乙地,发现振动变快了。为了调整到原来的周期,以下说法正确的是:
A. 这是因为g甲>g乙,故应缩短摆长
B. 这是因为g甲>g乙,故应加长摆长
C. 这是因为g甲 D. 这是因为g甲 41.一列波从空气进入水中,波速增大则下列说法中正确的是 A.频率增大波长不变。 B.频率不变波长增大。 C.频率和波长都不变。 D.频率和波长都变大 42.关于简谐运动，说法正确的是 A.振子作减速运动时，加速度一定减小 B.振子在平衡位置时，加速度和速度均达到最大值 C.两个时刻位移相同时，加速度也一定相同 D.加速度与速度方向一定一致 43.对机械波的下面几种说法中,正确的是 A.在简谐波中，各质点的振动步调完全相同 B.简谐横波向右传播时，介质中的各个质点也在向右移动 C.在同一介质中，机械波的传播速度与波的频率成正比 D.简谐横波向左传播时，左边介质质点的振动总比相邻的右边的质点的振动滞后些 44.弹簧振子第一次从平衡位置拉开4cm振动,第二次拉开2cm振动，两次振动中相同的物理量是 A．振幅 B．能量 C．周期 D．最大回复力 45.弹簧振子作简谐运动，在平衡位置O两侧B、C间振动，当时间t=0时，振子位于B点（如图），若规定向右的方向为正方向，则下图中哪一个图象表示振子相对平衡位置位移随时间变化的关系 46.同一地点，单摆甲的周期是单摆乙的周期的4倍，下列说法正确的是 A．甲的频率是乙的4倍 B ．甲的摆长是乙的16倍 C ．甲的振幅是乙的4倍 D ．甲振动能量是乙的4倍 47.下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为 固 f ，则 驱动力频率（Hz ） 30 40 50 60 70 80 受迫振动振幅（cm ） 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 A ． 固f ＝60 Hz B ． 60 Hz ＜ 固f ＜70 Hz C ． 50 Hz ＜固f ＜60 Hz D ． 以上三个答案都不对 48.在普通居室听不到回声是因为 A.其墙壁对声波不会反射 B.其墙壁反射的声波太弱 C.反射波与原声音相隔时间太短 D.反射波由开着的窗门传到室外去了 49.随着电信业的发展，手机是常用的通信工具，当来电话时，它可以用振动来提示人们。 振动原理很简单：是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。当叶片转动后，电动机就跟着振动起来。其中叶片的形状你认为是下图中的 四、作图题(共0题，题分合计0分) 五、实验题(共1题，题分合计1分) 1.在“用单摆测重力的加速度“的实验中： ⑴需采用的测量仪器有___________，需直接测出的物理量有__________。 ⑵在测单摆的周期时，测_______次全振动的时间，再取其平均值。测单摆的周期,计时开始和结束时，摆球应在_______处。 ⑶为了减小偶然误差，可采用图像法处理测定记录的若干个数据，这种办法所根据的公式是________，可变形为_________，在实验中可改变_________，测得一系列不同的________，然后以纵坐标轴代表_______，横坐标轴代表_______，作____图，则此图线的_________就是重力加速度g 。 六、计算题(共10题，题分合计10分) 1.有一个单摆, 当摆线与竖直方向成θ角(θ<5°)时, 摆球的速度为零。摆球运动到最低 点时速度为V, 求单摆的振动周期。 2.弹簧振子的固有周期为0.4s ，振幅为5cm ，从振子经过平衡位置开始计时，经2.5s 小球的 位置及通过的路程各多大？ 3.图是一个单摆振动的情形，O 是它的平衡位置，B 、C 是摆球所能到达的最远位置。设摆球 向右方向运动为正方向。图是这个单摆的振动图象。根据图象请回答以下几个问题 （1）单摆的振幅多大？ （2）单摆振动的频率是多高？ （3）开始时刻摆球所在的位置？ （4）摆球速度首次具有负的最大值的时刻是多少？摆球位置在哪里？ （5）摆球加速度首次具有负的最大值的时刻是多少？摆球位置在哪里？ （6）若当地的重力加速度为9.8m/s 2 ，试求这个摆的摆长是多少？ 4.一列简谐横波沿x轴正方向传播到如图所示位置，从该时刻起经过1．1sP 点第三次到达波峰，求Q点第一次到达波峰需要多长时间。 5.x轴上的原点有一振源，沿垂直x轴方向上下作简谐运动，振幅为5cm，振动频率为0.5Hz，形成的横波传播速度为8m／s，设ｔ＝0时，振源质点在原点开始向上运动；x轴水平，画出ｔ1＝1ｓ，ｔ2＝2.5ｓ两时刻，沿x轴正、负方向形成的波形图 6.某同学在利用单摆测重力加速度时，用的摆球不均匀，无法确定其重心位置．他第一次量得摆长为l 1（不包括小球半径），测得周期为Ｔ1；第二次量得摆长为l 2，测得周期为Ｔ2，根据上述数据求当地重力加速度大小． 7.一条直路与一堵又高又长的墙平行，二者相距30ｍ．某同学在路边一高音喇叭下沿路走，他在离喇叭多远的路的范围内能听到回声?(声速取340m／s) 8.如图，实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5s后，其波形如图中虚线所示 (1)若波的周期大于0.5s，且波是向左传播的，波速是多大?周期多大? (2)若波的周期小于0.5ｓ，且波速是1.08m／s，周期是多大? 波向什么方向传播? N M P 单元过关测试 ----- 机械振动 本试卷分第 I 卷（选择题）和第 II 卷（非选择题）两部分，第 I 卷 1 至 4 页，第 II 卷 4 至 8 页， 共计 100 分，考试时间 90 分钟 第 I 卷（选择题 共 40 分） 一、本题共 10 小题；每小题 4 分，共计 40 分。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确，全 部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，有错选得 0 分. 1. 弹簧振子作简谐运动，t 1 时刻速度为 v ，t 2 时刻也为 v ，且方向相同。已知（t 2-t 1）小于周期 T ， 则（t 2-t 1） （ ） A ．可能大于四分之一周期 B ．可能小于四分之一周期 C ．一定小于二分之一周期 D ．可能等于二分之一周期 2. 有一摆长为L 的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将 被小钉挡住，使摆长发生变化，现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M 至左边最高点N 运动过程的闪 光照片，如右图所示，(悬点和小钉未被摄入)，P 为摆动中的最低点。已知每相邻两次闪光的时间间隔相等， 由此可知，小钉与悬点的距离为 （ ）A ．L /4 B ．L /2 C ．3L /4 D ．无法确定 3. A 、B 两个完全一样的弹簧振子，把 A 振子移到 A 的平衡位置右边 10cm ，把 B 振子移到 B 的平衡位 置右边 5cm ，然后同时放手，那么：（ ） A ．A 、 B 运动的方向总是相同的. B ．A 、B 运动的方向总是相反的. C ．A 、B 运动的方向有时相同、有时相反. D ．无法判断 A 、B 运动的方向的关系. 4. 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就 会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为 12.6m ，列车固有振动周期为 0.315s 。下列说法正确的是 （ ） A. 列车的危险速率为40m / s B. 列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象 C. 列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等 D ．增加钢轨的长度有利于列车高速运行 5．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，筛子做自由振动时，完成 20 次全振动用 15 s ，在某电压下，电动偏心轮转速是 88 r /min.已知增大电动偏心轮的电压，可以使其转速提高，增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，要 使筛子的振幅增大，下列做法中，正确的是（r /min 读作“转每分”） （ ） A.降低输入电压 B.提高输入电压 C.增加筛子的质量 D.减小筛子的质量 6．一质点作简谐运动的图象如图所示，则该质点 （ ） A. 在 0.015s 时，速度和加速度都为－x 方向 B. 在 0.01 至 0.03s 内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后 增大，加速度是先增大后减小。 旋转机械振动的基本特性 一、转子的振动基本特性 大多数情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央，当转子静止时．由于圆盘的重量使转子轴弯曲变形产生静挠度，即静变形。此时，由于静变形较小，对转子运动的影响不显著，可以忽略不计，即认为圆盘的几何中心O′与轴线AB上O点相重合，如图7—l所示。转子开始转动后，由于离心力的作用，转子产生动挠度。此时，转子有两种运动：一种是转子的自身转，即圆盘绕其轴线AO′B的转动；另一种是弓形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。 转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时，称为正进动；与ω反方向时，称为反进动。 二、临界转速及其影响因素 随着机器转动速度的逐步提高，在大量生产实践中人们觉察到，当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，似乎有一道不可逾越的速度屏障，即所谓临界转速。Jeffcott用—个对 称的单转子模型在理论上分析了这一现象，证明只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子振幅会降下来。换句话说，转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此，旋转机械的设计、运行进入了一个新时期，效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是，从严格意义上讲，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。 在正常运转的情况下： (1)ω＜n ω时， 振幅A＞0,O′点和质心G 点在O 点的同一侧，如图7—3(a)所示； (2)ω＞n ω时，A＜0，但A＞e，G 在O 和O′点之间，如图 7—3(c)所示； 当ω≥n ω时，A e -≈或O O′≈-O′G，圆盘的质心G 近似 地落在固定点O,振动小。转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。 (3)当ω＝n ω时，A ∞→，是共振情况。实际上由于存在阻尼，振幅A 不是无穷大而是较大的有限值，转轴的振动非常剧烈，以致有可 能断裂。n ω称为转轴的“临界角速度” ；与其对应的每分钟的转数则称为“临阶转速”。 如果机器的工作转速小于临界转速，则称为刚性轴；如果工作转速高于临界转速，则称为柔性轴。由上面分析可知，只有柔性轴的旋转机器运转时较为平稳 但在启动过程中，要经过临界转速。如果缓 旋转机械振动的基本特性 概述 绝大多数机械都有旋转件，所谓旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械，尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。 旋转机械种类繁多，有汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系统、定子和机组壳体、联轴器等组成，转速从每分钟几十到几万、几十万转。 故障是指机器的功能失效，即其动态性能劣化，不符合技术要求。例如，机器运行失稳，产生异常振动和噪声，工作转速、输出功率发生变化，以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同，所反映出的信息也不一样，根据这些特有的信息，可以对故障进行诊断。但是，机器发生故障的原因往往不是单一的因素，一般都是多种因素共同作用的结果，所以对设备进行故障诊断时，必须进行全面的综合分析研究。 由于旋转机械的结构及零部件设计加工、安装调试、维护检修等方面的原因和运行操作方面的失误，使得机器在运行过程中会引起振动，其振动类型可分为径向振动、轴向振动和扭转振动三类，其中过大的径向振动往往是造成机器损坏的主要原因，也是状态监测的主要参数和进行故障诊断的主要依据。 从仿生学的角度来看，诊断设备的故障类似于确定人的病因：医生需要向患者询问病情、病史、切脉（听诊）以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析才能得出诊断结果，提出治疗方案。同样，对旋转机械的故障诊断，也应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，做出符合实际的诊断结论，提出治理措施。 根据故障原因和造成故障原因的不同阶段，可以将旋转机械的故障原因分为几个方面，见表1。 表1 旋转机械故障原因分类 机械设备振动标准 它是指导我们的状态监测行为的规范 最终目标：我们要建立起自己的每台设备的标准（除了新安装的设备）。 ?监测点选择、图形标注、现场标注。 ?振动监测参数的选择：做一些调整：长度、频率范围 ?状态判断标准和报警的设置 1 设备振动测点的选择与标注 1.1监测点选择 测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说，建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点，但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时，一般建议测量三个方向的振动。铅垂方向标注为V，水平方向标注为H，轴线方向标注为A，见图6-1。 图6-1 监测点选择 图 6-2在机器壳体上测量振动时，振动传感器定位的示意图 1.2 振动监测点的标注 （1）卧式机器 这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001开始，朝着被驱动设备，按数字次序排列，直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上，轴承座的次序从驱动器开始，按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列，接着再沿着第三根轴线往下排列，直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3～6-5。 图6-3 振动监测点的标注 图6-4 振动监测点的标注 图6-5 振动监测点的标注 （2）立式机器 遵循与卧式机器同样的约定。 1.3 现场机器测点标注方法 机壳振动测点的标注可以用油漆标注，也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点，最好采用后一种方法标注。采用钢盘时，机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm，直径30mm，用强度较好的粘接剂粘接，以保证良好的振动传递特性。 2 设备振动监测周期的确定 振动监测周期设置过长，容易捕捉不到设备开始劣化信息，周期设置过短，又增加了监测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因素，合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时，监测周期可以长一些；当设备出现缺陷和故障时，应缩短监测周期。在确定设备监测周期时，应遵守以下原则； 1）安装设备或大规模维修后的设备运行初期，周期要短（如每天监测一次），待设备进入稳定运行期后，监测周期可以适当延长。 2）检测周期应尽量固定。 3）对点检站专职设备监测，多数设备监测周期一般可定为7至14天；对接近或高于3000转/分的高速旋转设备，应至少每周监测1次。 4）对车间级设备监测，监测周期一般可定为每天1次或每班1次。 5）实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时，要缩短监测周期。如果实测振动值接近或超过该设备停机值，应及时停机安排检修。如果因生产原因不能停机时，要加强监测，监测周期可缩短为1天或更短。 3 设备振动监测信息采集 3.1 振动监测参数的选择 对于超低频振动，建议测量振动位移和速度；对于低频振动，建议测量振动 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= 第十一章 《机械振动》综合测试 1、 关于简谐运动，下列说尖中正确的是（ ）。 A ．位移减小时，加速度减小，速度增大。 B ．位移放向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同。 C ．物体的运动方向指向平衡位置时，速度哏位移方向相反，背向平衡位置时，速度哏位移方向相同。 D ．水平弹簧振子朝左运动时，加速度方向跟 速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟 速度方向相反。 2、 某一弹簧振子做简谐运动，在图的四幅图象中，正确反映加速度a 与位移x 的关系的是（ ） 3、 如图所示的演示装置,一根张紧的水平绳上挂着五个单摆,其中A. E 摆长相同,先使A 摆摆动,其余各摆也摆动起来, A ．各摆摆动的周期均与A 摆相同 B ． B 摆摆运动的周期最短 C ．C 摆摆动的周期最长 D ． C 摆振幅最大 4、荡秋千是我国民间广为流传的健身运动， 关于荡秋千的科学原理，下列说法中正确的（A ． 人应始终按照秋千摆动的节奏前后蹬板，这样才能越荡越高。荡秋千的过程是将人体内储存的营养物质的化学能转化为机械能的过程 B ． 人和秋千属同一振动系统，人与秋千的相互作用力总是大小相等，方向相反，对系统做功之和为零，只有在与秋千的固有周期相同的外力作用下才能越荡越高 C ． 秋千的运动是受迫振动，因此人用力的频率应保持和秋千的固有频率相同，秋千向下运动埋双脚向下用力，当秋千向上运动时双脚向上用力，这样才能越荡越高。荡秋千的过程是将人体仙储存的营养物质的化学 能转化为机械能和内能的过程。 D ． 秋千的运动是受迫振动，当秋千在最高点时，人应站直身体，每当秋千向下运动时，先下蹲，系统势能向动能转化，在秋千通过最低点后逐渐用力站起，当到达最高点时身体恢复直立。。。。如此循环，系统的机械能不断增大，秋千才能越荡越高。 A B C D 机械设备振动标准 1 设备振动测点的选择与标注 1.1 监测点选择 测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分2进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说，建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点，但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时，一般建议测量三个方向的振动。水平方向标注为H，铅垂方向标注为V ，轴线方向标注为A，见图6-1。 图6-1 监测点选择 图6-2 在机器壳体上测量振动时，振动传感器定位的示意图 1.2 振动监测点的标注（1）卧式机器 这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001 开始，朝着被驱动设备，按数字次序排列，直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的（齿轮传动）机器上，轴承座的次序从驱动器开始，按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列，接着再沿着第三根轴线往下排列，直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3 ～6-5 。 图6-3 振动监测点的标注 图6-4 振动监测点的标注 （2）立式机器遵循与卧式机器同样的约定 1.3 现场机器测点标注方法机壳振动测点的标注可以用油漆标注（最简单的一种方 法），标注大小与传感 器磁座大小相似；也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点，最好采用后一种方法标 注。采用钢盘时，机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm，直径 30mm， 用强度较好的粘接剂粘接，以保证良好的振动传递特性。 2 设备振动监测周期的确定振动监测周期设置过长，容易捕捉不到设备开始劣化信息，周期设置过短，又增加了监测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因素，合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时，监测周期可以长一些；当设备出现缺陷和故障时，应缩短监测周期。在确定设备监测周期时，应遵守以下原则； 1）安装设备或大规模维修后的设备运行初期，周期要短（如每天监测一次），待设备进入稳定运行期后，监测周期可以适当延长。 2）检测周期应尽量固定。 3）对点检站专职设备监测，多数设备监测周期一般可定为7 至14 天；对接 近或高于3000转/ 分的高速旋转设备，应至少每周监测 1 次。 4）对车间级设备监测（指运行人员），监测周期一般可定为每天1 次或每班1 次。 5）实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时，要缩短监测周期配件；如果实测振动值接近或超过该设备停机值，应及时停机安排检修；如果因生产原因不能停机时，要加强监测，监测周期可缩短为 1 天或更短。 3 设备振动监测信息采集 3.1 振动监测参数的选择对于超低频振动，建议测量振动位移和速度；对于低频振动， 建议测量振动 速度和加速度；对于中高频振动和高频振动，建议测量振动加速度。说明如下：（1）设备振动按频率分类。根据振动的频率，设备振动可以分为以下几种：1）超低频振动，振动频率在10Hz 以下。 2）低频振动，振动频率在10Hz 至1000Hz。 3）中高频振动，振动频率在1000Hz至10000Hz。 4）高频振动，振动频率在10000Hz以上。 （2）位移为峰峰值；速度为有效值；加速度为有效值；有时根据需要，速度和加速度还要测量峰值。 3.2 振动监测中的几个“同” 为保证测量结果的可比性，在振动监测中要注意做到以下 几个“同” ： 1 ）测量仪器同； 2 ）测量仪器设置同； 3 ）测点位置、方向同； 4 ）设备工况同； 5 ）背景振动同。并尽量由同一个人测量。 3.3 振动数据采集应严格按监测路径和监测周期对设备进行定期监测。采集设备振动数据时，通常还需要记录设备的其他过程参数，如温度、压力和流量等，以便于比较和趋 旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究我国近年来的旋转机械逐渐发展为大型机械，在这种发展趋势下人们开始重视对振动故障的诊断方法进行研究，在深入研究后探索出了一系列用人工识别图像来实现旋转机械振动故障诊断的方法。本文主要分析了旋转机械振动故障的机理、故障的特点以及几种图形识别方法。经过多种试验证明图形识别方法的科学可行性，值得在今后的实际操作中得到运用和发展。 对于旋转机械在工作状态当中会发生振动，从而由振动产生的各种信号，信号会形成一些参数图形，通过对这些参数图形的研究与分析，我们可以实现对器械运行过程中的日常管理和保护。这也是目前应该采用的设备管理方式。而在实际操作过程中，图形识别技术并没有深入到工作当中。这种手段没有被利用于诊断旋转机械故障的原因是提取出明显的图形特征在技术上具有一定的困难，而且对于图形具体特征的描述也具有很大的挑战，是否能够将图形所呈现出的特征准确地表述出来是图形识别技术在旋转机械振动故障诊断方面的一个限制性因素。诊断旋转机械振动故障的原则 采集诊断依据 被诊断的机械表面所能表现出的所有相关信息都能够作为旋转振动机械故障诊断的有效依据。这些信息在机械运行的过程中能够通过传感器传递给人们。对旋转机械振动故障的诊断是否准确，一个重要的因素就是收集到的有关信息是否真实可靠，依据信息是否准确真实的决定性因素是传感器的品质，传感器质量如何、感应是否灵敏以及工作人员的直观判断都是决定信息准确性的重要衡量标准。 对采集的信息进行处理和研究 从传感器和工作人员两方面收集到的依据信息通常是混乱无序的，不能明显的看出其特点，这就导致了无法准确地对故障进行判断，这就要求我们在成功收集信息之后要及时对大量信息进行筛选和处理，目前普遍采用专业的机器来对这些信息进行分析和研究以及进一步的转换，经过这些处理之后所得到的信息要保证具有至关、价值性强等特点。 对故障进行诊断 对旋转机械振动故障诊断方面对工作人员的要求比较高，要求其具有过硬的理论知识功底以及丰富的实际工作经验。工作人员应该充分了解机械方面的相关知识，熟练掌握机械的维修要点以及安装过程。正确的对机械振动故障进行诊断，并且能够对故障的发展形势进行预想，只有这 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 选修3-4第十一章机械振动试题 本试卷分第I 卷（选择题）和第II 卷（非选择题）两部分，共计100分。考试时间90分钟。 第I 卷（选择题 共40分） 一、本题共10小题；每小题4分，共计40分。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选得0分. 1．弹簧振子作简谐运动，t 1时刻速度为v ，t 2时刻也为v ，且方向相同。已知（t 2-t 1）小于周期T ，则（t 2-t 1） （ ） A ．可能大于四分之一周期 B ．可能小于四分之一周期 C ．一定小于二分之一周期 D ．可能等于二分之一周期 2．有一摆长为L 的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被小钉挡住，使摆长发生变化，现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M 至左边最高点N 运动过程的闪光照片，如右图 所示，(悬点和小钉未被摄入)，P 为摆动中的最低点。已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点的距离为 （ ） A ．L /4 B ．L /2 C ．3L /4 D ．无法确定 3．A 、B 两个完全一样的弹簧振子，把A 振子移到A 的平衡位置右边10cm ，把B 振子移到B 的平衡位置右边5cm ，然后同时放手，那么： （ ） A ．A 、 B 运动的方向总是相同的. B ．A 、B 运动的方向总是相反的. C ．A 、B 运动的方向有时相同、有时相反. D ．无法判断A 、B 运动的方向的关系. 4 ．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就 第4节阻尼振动__受迫振动 1.系统的固有频率是指系统自由振动的频率，由系统 本身的特征决定。物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小， 但振动频率不变。 2．物体做受迫振动的频率一定等于周期性驱动力的 频率，与系统的固有频率无关。 3．当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，发生 共振，振幅最大。 4．物体做受迫振动时，驱动力的频率与固有频率越 接近，振幅越大，两频率差别越大，振幅越小。 对应学生用书 P11 阻尼振动 [自读教材·抓基础] 1．阻尼振动 系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝(A减小)，振动能量逐步转变为其他能量。 2．自由振动 系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下，振幅不变的振动。 3．固有频率 自由振动的频率，由系统本身的特征决定。 [跟随名师·解疑难] 1．简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。 2．阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。 3．阻尼振动与简谐运动的对比。 阻尼振动简谐运动 产生条件受到阻力作用不受阻力作用 振幅越来越小不变 频率不变不变 能量减少不变 振动图像 实例用锤敲锣，锣面的振动弹簧振子的振动 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是( ) A．机械能守恒 B．能量正在消失 C．总能量守恒，机械能减小 D．只有动能和势能的相互转化 解析：选C 自由摆动的秋千可以看做阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化也不是系统内部动能和势能的相互转化，振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行能量交换。系统由于受到阻力，消耗系统能量做功，而使振动的能量不断减小，但总能量守恒。 受迫振动 [自读教材·抓基础] 1．持续振动的获得 实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗。 2．驱动力 作用于振动系统的周期性的外力。 3．受迫振动 振动系统在驱动力作用下的振动。 4．受迫振动的频率 做受迫振动的系统振动稳定后，其振动周期(频率)等于驱动力的周期(频率)，与系统的 第三章.石油化工旋转机械振动标准 （SHS01003-2004） 1总则 1.1主题内容与适用范围 1.1.1本标准规定了石油化工旋转机械振动评定的现场测量方法（包括测量参数、测量仪器、测点布置、测试技术要求、机器分类等）及评定准则。石油化工旋转机械振动分析的现场测量方法应满足本标准的规定但不仅限于此。 1.1.2本标准适用的设备包括电动机、发电机、蒸汽轮机、烟气轮机、燃气轮机、离心压缩机、离心泵和风机等类旋转机械。 按照本标准规定的方法进行测试得到的振动数据，可作为设备状态评定和设备验收的依据。经买卖双方协商认可，亦可采用制造厂标准或其他标准。 1.1.3本标准不适用于主要工作部件为往复运动的原动机及其传动装置。 本标准也不适用于振动环境中的旋转机械的振动测量。振动环境是指环境传输的振动值大于运行振动值1/3的情况。 1.1.4未能纳入本标准范围的其他旋转机械，暂按设备出厂标准进行检验和运行。 1.2编写修订依据 GB/T 6075.1-1999 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分：总则 GB/T 6075.3-2001 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第3部分：额定功率大于15kw、额定转速在120~15000r/min之间的现场测量的工业机器 GB 11348.1-1999 旋转机械转轴径向振动的测量和评定第一部分：总则 1.3本标准提供两种振动评定方法，即机壳表面振动及轴振动 的评定方法。 在机壳表面，例如轴承部位测得的振动是机器内部应力或运动状态的一种反映。现场应用的多数机泵设备（电动机、各种油泵、水泵等），由 机壳表面测得的振动速度，可为实际遇到的大多数情况提供与实践经验相一致的可信评定。 汽轮机、离心压缩机等大型旋转机械（如炼油催化三机、化肥五大机组、乙烯三大机组和空分装置的空压机等）通常含有挠性转子轴系，在固定构件上（如轴承座）测得的振动响应不足以表征机器的运转状态，对这类设备必须测量轴振动，根据实际需要，结合固定构件上的振动情况评定设备的振动状态。 2机壳表面振动 2.1本标准适用于转速为10~200r/s(600~12000r/min)旋转机 械振动烈度的现场测量与评定。 2.2测量参数 本标准规定在机壳表面（例如轴承盖处）测得的、频率在10~1000Hz 范围内的振动速度的均方根(Vrms)作为表征机械振动状态的测量参数，在规定点和规定的测量方向上测得的最大值作为机器的振动烈度。 2.3测量点的布置 测点一般布置在每一主轴承或主轴承座上，并在径向和轴向两个方向上进行测量，如图1所示。对于立式或倾斜安装的机器，测量点应布置在能得出最大振动读数的位置或规定的位置上，并将测点位置和测量值一同记录。测点位置应固定，一般应作明显标记。机器护罩、盖板等零件不适宜作测点。 2.4测量仪器 2.4.1一般采用由传感器、滤波放大器、指示器和电源装置等组成的测量仪表。允许采用能取得同样结果的其他仪器。 2.4.2测量登记表滤波放大器的带通频率为10~1000Hz。 2.4.3测量仪表系统误差不超过±10%。 2.4.4传感器振动速度线性响应的最大值至少为感受方向上满量程振动速度的3倍，传感器横向灵敏度应小于10%。 2.4.5直读仪器应能指示或记录振动速度的均方根值。 2.4.6测量登记表尽可能采用电池为电源装置。 2.4.7测量仪表需定期校准，保证它具有可靠的测量结果。 2.5测量技术要求 旋转机械振动的临界转速及其影响因素（一） 随着机器转动速度的逐步提高，在大量生产实践中人们觉察到，当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，似乎有一道不可逾越的速度屏障，即所谓临界转 速。 Jeffcott用一个对称的单转子模型在理论上分析了这一现象，证明只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子振幅会降下来。换句话说，转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此，旋转机械的设计、运行进入了一个新时期，效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是，从严格意义上讲，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。 1.转子的临界转速 如果圆盘的质心G与转轴中心O′不重合，设e为圆盘的偏心距离，即O′G＝e，如图1-2所示，当圆盘以角速度ω转动时，质心G的加速度在坐标上的位置为 图1-2 圆盘质心位置 (1-5) 参考式（1-2），则轴心O′的运动微分方程为 (1-6) 令则： (1-7) 式（1-7）中右边是不平衡质量所产生的激振力。令Z=x＋iy，则式（1-7）的复变量形式为： (1-8) 其特解 为 (1-9) 代入式（1-8)后，可求得振幅 (1-10) 由于不平衡质量造成圆盘或转轴振动响应的放大因子β为 (1-11) 由式(1-8)和式(1-11)可知，轴心O′的响应频率和偏心质量产生的激振力频率相同，而相位也相同（ω＜ω。时）或相差180°（ω＞ω。时）。这表明，圆盘转动时，图1-2的O、O′和G三点始终在同一直线上。这直线绕过O点而垂直于OX Y平面的轴以角速度。转动。O′点和G点作同步进动，两者的轨迹是半径不相等的同心圆，这是正常运转的情况。如果在某瞬时，转轴受一横向冲击，则圆盘中心O′同时有自然振动和强迫振动，其合成的运动是比较复杂的。O、O′和G三点不在同一直线上，而且涡动频率与转动角度不相等。实际上由于有外阻力作用，涡动是衰减的。经过一段时间，转子将恢复其正常的同步进动。 在正常运转的情况下，由式(1-10)可知： (1）ω≤ωn时，A＞0，O′点和G点在O点的同一侧，如图1-3（a）所示； (2）ω＞ωn 时，A＜0，但A＞e ，G在O和O′点之间，如图1-3（c）所示； 当ω≥ωn 时，A≈-e，或OO′≈-O′G，圆盘的质心G近似地落在固定点O，振动很小，转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。 精品文档?人教版物理 第十一章单元测试题 一、选择题 1、简谐运动中的平衡位置是指（） A．速度为零的位置B．回复力为零的位置 C．加速度最大的位置D．位移最大的位置 2、关于简谐运动，下列说法中正确的是（） A．回复力总指向平衡位置 B．加速度和速度方向总跟位移的方向相反 C．做简谐运动的物体如果位移越来越小，则加速度越来越小，速度也越来越小 D．回复力是根据力的效果命名的 3、关于单摆做简谐运动的过程中，下列说法中正确的是（） A．在平衡位置摆球的动能和势能均达到最大值 B．在最大位移处势能最大，而动能最小 C．在平衡位置绳子的拉力最大，摆球速度最大 D．摆球由最大位移到平衡位置运动时，动能变大，势能变小 4、卡车在水平面上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物做简谐运动，货物对底板的压力最大的时刻是（） A．货物通过平衡位置向上时 B．货物通过平衡位置向下时 C．货物向上达到最大位移时 D．货物向下达到最大位移时 5、关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，正确的说法是（） A．位移减小时，加速度增大，速度增大 B．物体的速度增大时，加速度一定减小 C．位移方向总和加速度方向相反，和速度方向相同 D．物体向平衡位置运动时，速度方向和位移方向相同 6、一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过A、B两点，历时1 s；质点 通过B点后再经过1 s又第二次通过B点．在这2 s内质点通过的总路程为12 cm，则质点的振动周期和振幅分别是（） A．3 s，6 cm B．4 s，6 cm C．4 s，9 cm D．2 s，8 cm 7、振动着的单摆的摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力（） A．指向地面B．指向悬点 C．数值为零D．垂直摆线，指向运动方向 8、如图1所示为弹簧振子P在0 ~ 4 s内的运动图象，从t = 0开始（） A．再过1 s，该振子的位移是正的最大 B．再过1 s，该振子的速度沿正方向 C．再过1 s，该振子的加速度沿正方向 D．再过1 s，该振子的加速度最大 9、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．摆钟运行 时克服摩擦所需的能量由重锤的势能提供，运行的速率由钟摆控制．旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图2所示．则下面操作正确的是（） A．当摆钟不准确时需要调整圆盘位置 B．摆钟快了应使圆盘沿摆杆上移 C．由冬季到夏季时应使圆盘沿摆杆上移 D．把摆钟从武汉移到北京应使圆盘沿摆杆上移 10、如图3所示，五个摆系于同一根绷紧的水平绳上，A是质量较大的摆，E与A等高，先使A振动从而带动其余各摆随后也跟着振动起来，则下列说法正确的是（） A．其他各摆振动的周期跟A摆相同 B．其他各摆振动的振幅大小相等 C．其他各摆振动的振幅不同，E摆振幅最大 D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小 11、如图4所示，一水平弹簧振子在光滑水平面上的B、C两点间做简 谐运动，O为平衡位置．已知振子由完全相同的P、Q两部分组成，彼此图 2 图 3 图 1 图 4 科学之旅 教学目标 知识技能 1.初步了解一些物理现象 2.对教师讲解的内容有所理解 过程与方法 通过讲解和实验，让学生初步了解学习物理知识和研究物理问题的方法。 情感、态度和价值观： 1.在教学中渗透人文主义教育 2.通过实验教学，激发学生的学习兴趣 教学重点 激发学生学习兴趣，了解学习物理知识和研究物理问题的方法。 教学方法 演示法、讨论法。 课时安排 1课时 教学过程 一、引入新课 同学们，今天我们开始学习一门新的学科—物理，你听别人说过物理吗？你心中的物理是怎样的呢？谁起来说一下？（让学生起来说说自己的看法） 二、新课教学 1. 演示几个实验，说明物理是十分有趣的。 （让学生先猜测现象，再演示） （1）器材：一大一小两只试管（尺寸十分接近），水，红墨水。 做法：大试管装入过半的水，管口朝上，放入小试管，倒过来，水流下，管上升。 现象：试管自动上升。 （2）器材：漏斗，乒乓球。 做法：一个乒乓球放在一个倒扣的漏斗中，通过漏斗嘴用力吹下面的乒乓球。 现象：乒乓球悬在空中不下落。 拓展：让学生撕下两张纸，用力吹两张纸的中央，发现纸靠近。 （3）器材：两只大烧杯，鸡蛋，清水，盐水。 做法：把一只鸡蛋分别放入两个大烧杯中。 现象：鸡蛋有浮有沉。 （4）器材：导线，开关，电池组，小灯泡，变阻器。 做法：连好电路，闭和开关，移动滑片，观察小灯泡的发光情况。 现象：灯变亮。 2. 物理不仅有趣，而且是十分有用的，它能帮助我们解释生活中的许多现象。 （让学生先说说自己的看法，教师再解析） 提问1：人听到子弹声再躲来的及吗？为什么？ 解析：子弹出膛飞行时的速度比声音快，所以来不及。 提问2：我们对着水中看到的鱼用手去抓，能抓到吗？ 解析：抓不到，我们看到的是像，真正的鱼在像的下边。 提问3：黄浦江边的路灯，水中的像为什么是一道光柱？ 解析：古诗云“月黑见渔灯，孤光一点荧。微微风簇浪，散做满河星”，起伏的水面相当于许多平面镜，每盏灯在水里有好多像，连在一起就成了一道光柱。 第1节简谐运动 1.平衡位置是振子原来静止的位置，振子在其附近 所做的往复运动，是一种机械振动，简称振动。 2．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，它是一种最简单、最基 本的振动，是一种周期性运动。 3．简谐运动的位移一时间图像表示质点离开平衡 位置的位移随时间变化的关系，而非质点的运动轨 迹。由该图像可以确定质点在任意时刻偏离平衡位 置的位移和运动情况。 一、弹簧振子 1．弹簧振子 图11-1-1 如图11-1-1所示，如果球与杆或斜面之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。 2．平衡位重 振子原来静止时的位置。 3．机械振动 振子在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动。 二、弹簧振子的位移—时间图像 1．振动位移 从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段。 2．建立坐标系的方法 以小球的平衡位置为坐标原点，沿振动方向建立坐标轴。一般规定小球在平衡位置右边 (或上边)时，位移为正，在平衡位置左边(或下边)时，位移为负。 3．图像绘制 用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。 三、简谐运动及其图像 1．定义：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．特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。 3．简谐运动的图像 (1)形状：正弦曲线，凡是能写成x＝A sin(ωt＋φ)的曲线均为正弦曲线。 (2)物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律。 1．自主思考——判一判 (1)平衡位置即速度为零时的位置。(×) (2)平衡位置为振子能静止的位置。(√) (3)振子的位移－5 cm小于1 cm。(×) (4)简谐运动的轨迹是一条正弦(或余弦)曲线。(×) (5)简谐运动是一种匀变速直线运动。(×) 2．合作探究——议一议 (1)简谐运动与我们熟悉的匀速运动比较，速度有何不同的特点？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？ 提示：简谐运动与匀速运动的区别在于其速度大小、方向都不断变化，只要质点的位移随时间按正弦规律变化，则这个质点的运动就是简谐运动。 (2)如图11-1-2所示为振子的位移—时间图像，振子的位移—时间图像就是振子的运动轨迹吗？ 图11-1-2 2021教科版高中物理选修第一章《机械振动》word 学案 一、简谐运动的图像及应用 由简谐运动的图像能够获得的信息： (1)确定振动质点在任一时刻的位移；(2)确定振动的振幅；(3)确定振动的周期和频率；(4)确定各时刻质点的振动方向；(5)比较各时刻质点加速度的大小和方向． 例1一质点做简谐运动的位移x与时刻t的关系如图1所示，由图可知( ) 图1 A．频率是2 Hz B．振幅是5 cm C．t＝1.7 s时的加速度为正，速度为负 D．t＝0.5 s时质点所受的合外力为零 E．图中a、b两点速度大小相等、方向相反 F．图中a、b两点的加速度大小相等，方向相反 二、简谐运动的周期性和对称性 1．周期性：做简谐运动的物体在完成一次全振动后，再次振动时则是重复上一个全振动的形式，因此做简谐运动的物体通过同一位置能够对应不同的时刻，做简谐运动的物体具有周期性． 2．对称性 (1)速率的对称性：系统在关于平稳位置对称的两位置具有相等的速率． (2)加速度和回复力的对称性：系统在关于平稳位置对称的两位置具有等大反向的加速度和回复力． (3)时刻的对称性：系统通过关于平稳位置对称的两段位移的时刻相等．振动过程中通过任意两点A、B的时刻与逆向通过的时刻相等． 例2物体做简谐运动，通过A点时的速度为v，通过1 s后物体第一次以相同速度v通过B点，再通过1 s物体紧接着又通过B点，已知物体在2 s内所走过的总路程为12 cm，则该简谐运动的周期和振幅分别是多大？ 三、单摆周期公式的应用 1．单摆的周期公式T＝2πl g .该公式提供了一种测定重力加速度的方法． 2．注意：(1)单摆的周期T只与摆长l及g有关，而与振子的质量及振幅无关． (2)l为等效摆长，表示从悬点到摆球球心的距离，要区分摆长和摆线长．小球在光滑圆周上小角度振动和双线摆也属于单摆，“l”实际为摆球到摆动所在圆弧的圆心的距离．(3)g为当地的重力加速度或“等效重力加速度”． 例3有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，并各悠闲那儿利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由运算机绘制了T2—l图像，如图2甲所示，去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同学还利用运算机绘制了两种单摆的振动图像(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比l a∶l b＝________. 第9章 机械振动习题详解 9-1下列说法正确的是： （ A ） A ）谐振动的运动周期与初始条件无关 B ）一个质点在返回平衡位置的力作用下，一定做谐振动。 C ）已知一个谐振子在t =0时刻处在平衡位置，则其振动周期为π/2。 D ）因为谐振动机械能守恒，所以机械能守恒的运动一定是谐振动。 9-2一质点做谐振动。振动方程为x=A cos （φω+t ），当时间t= 2 1 T （T 为周期）时，质点的速度为 （ B ） A ）-A ωsin φ; B ）A ωsin φ; C ）-A ωcos φ; D ）A ωcos φ; 9-3一谐振子作振幅为A 的谐振动，当它的动能与势能相等时，它的相位和坐标分 别为 （ C ） A ）3π±和3 2π±，;21A ± B ）6π±和65π±，;23 A ± C ）4π± 和43π±，A 22±； D ）3π±和3 2π ±，;23A ± 9-4已知一简谐振动??? ? ? +=531041πt x cos ，另有一同方向的简谐振动()φ+=t x 1062cos ，则φ为 何值时，合振幅最小。 （ D ） A ）π/3； B ）7π/5； C ）π； D ）8π/5 9-5有两个谐振动，x 1t A x ,t A ωωsin cos 221==，A 1＞A 2，则其合振动振幅为( A ) A ）21A A A +=； B ）21A A A -=； C ）A=2221A A +； D ）A=2 221A A - 9-6一质点作简谐振动，其运动速度与时间的曲线如图所示，若质点的振动规律用余弦函数作描述，则其初相位应为 （ C ） A ）π/6； B ）5π/6； C ）-5π/6； D ）-π/6 9-7质量为 m =1.27×10-3kg 的水平弹簧振子，运动方程为x =0.2cos （2πt + 4 π ）m ，则t =0.25s 时的位移为m 102- ，速度为s m /5 2 π-，加速度为 2/5 2 2s m π，恢复力为 N 31008.7-?，振动动能为J 4105-?，振动势能为J 4105-?。 9-8一质量为M 的物体在光滑水平面上作简谐振动，振幅是12cm ，在距平衡位置处6cm 速度是24cm/s ，该谐振动的周期T =2.72s ，当速度是12cm/s 时物体的位移为 10.8cm 。 题9-6 图 题9-9图 ( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究(2020版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes 旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研 究(2020版) 我国近年来的旋转机械逐渐发展为大型机械，在这种发展趋势下人们开始重视对振动故障的诊断方法进行研究，在深入研究后探索出了一系列用人工识别图像来实现旋转机械振动故障诊断的方法。本文主要分析了旋转机械振动故障的机理、故障的特点以及几种图形识别方法。经过多种试验证明图形识别方法的科学可行性，值得在今后的实际操作中得到运用和发展。 对于旋转机械在工作状态当中会发生振动，从而由振动产生的各种信号，信号会形成一些参数图形，通过对这些参数图形的研究与分析，我们可以实现对器械运行过程中的日常管理和保护。这也是目前应该采用的设备管理方式。而在实际操作过程中，图形识别技术并没有深入到工作当中。这种手段没有被利用于诊断旋转机械 故障的原因是提取出明显的图形特征在技术上具有一定的困难，而且对于图形具体特征的描述也具有很大的挑战，是否能够将图形所呈现出的特征准确地表述出来是图形识别技术在旋转机械振动故障诊断方面的一个限制性因素。诊断旋转机械振动故障的原则采集诊断依据 被诊断的机械表面所能表现出的所有相关信息都能够作为旋转振动机械故障诊断的有效依据。这些信息在机械运行的过程中能够通过传感器传递给人们。对旋转机械振动故障的诊断是否准确，一个重要的因素就是收集到的有关信息是否真实可靠，依据信息是否准确真实的决定性因素是传感器的品质，传感器质量如何、感应是否灵敏以及工作人员的直观判断都是决定信息准确性的重要衡量标准。 对采集的信息进行处理和研究 从传感器和工作人员两方面收集到的依据信息通常是混乱无序的，不能明显的看出其特点，这就导致了无法准确地对故障进行判断，这就要求我们在成功收集信息之后要及时对大量信息进行筛选(完整版)物理选修3-4第十一章机械振动试题及答案详解(可编辑修改word版)
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