题目
振动是物体运动的特殊形式,它的运动参数——位移,速度和加速度都是()的函数。A. 质量B. 时间C. 频率D. 长度
振动是物体运动的特殊形式,它的运动参数——位移,速度和加速度都是()的函数。
A. 质量
B. 时间
C. 频率
D. 长度
题目解答
答案
B. 时间
解析
本题考查振动的基本概念,解题思路是根据振动的定义和运动参数的性质来判断位移、速度和加速度与哪个物理量存在函数关系。
在振动现象中,物体的运动状态是随时间不断变化的。位移描述了物体在空间中的位置变化,速度是位移对时间的变化率,加速度是速度对时间的变化率。
- 位移与时间的关系:物体在振动过程中,其位置会随着时间的推移而改变。例如,一个弹簧振子在平衡位置附近做往复运动,在不同的时刻,它距离平衡位置的位移是不同的。设弹簧振子的位移为$x$,时间为$t$,其位移随时间的变化可以用函数$x = A\sin(\omega t+\varphi)$来表示,其中$A$是振幅,$\omega$是角频率,$\varphi$是初相位。这表明位移是时间的函数。
- 速度与时间的关系:速度$v$是位移$x$对时间$t$的一阶导数,即$v=\frac{dx}{dt}$。对于上述弹簧振子的位移函数$x = A\sin(\omega t+\varphi)$,对其求导可得$v = A\omega\cos(\omega t+\varphi)$,这说明速度也是时间的函数。
- 加速度与时间的关系:加速度$a$是速度$v$对时间$t$的一阶导数,也就是位移$x$对时间$t$的二阶导数,即$a=\frac{dv}{dt}=\frac{d^{2}x}{dt^{2}}$。对弹簧振子的速度函数$v = A\omega\cos(\omega t+\varphi)$求导可得$a=-A\omega^{2}\sin(\omega t+\varphi)$,这表明加速度同样是时间的函数。
而质量是物体的固有属性,与物体的运动参数随时间的变化无关;频率是描述振动快慢的物理量,它与运动参数之间不是直接的函数关系;长度通常用于描述物体的尺寸,也不是运动参数的自变量。