（新課標(biāo)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 振動(dòng)與波 光學(xué) 相對(duì)論 第1講 機(jī)械振動(dòng).doc

第1講機(jī)械振動(dòng)a組基礎(chǔ)題組1.如圖所示是彈簧振子的振動(dòng)圖像,由此圖像可得,該彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式是() a.x=2 sin (2.5t+) cmb.x=2 sin(2.5t-) cmc.x= sin (2.5t-) cmd.x=2 sin 2.5t cm2.(多選)一彈簧振子的位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為x=0.1 sin (2.5t)m,位移x的單位為m,時(shí)間t的單位為s,則()a.彈簧振子的振幅為0.1 mb.彈簧振子的周期為0.8 sc.在t=0.2 s時(shí),振子的運(yùn)動(dòng)速度最大d.在任意0.2 s時(shí)間內(nèi),振子的位移均為0.1 me.在任意0.8 s時(shí)間內(nèi),振子的路程均為0.4 m3.2013江蘇單科,12b(1)如圖所示的裝置,彈簧振子的固有頻率是4 hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手,給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力,測(cè)得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1 hz,則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為。a.1 hz b.3 hz c.4 hz d.5 hz4.裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面,如圖所示。將試管豎直提起少許,然后由靜止釋放并開始計(jì)時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。若取豎直向上為正方向,則以下描述試管振動(dòng)的圖像中可能正確的是()5.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,周期為t,振幅為a,已知振子從平衡位置第一次運(yùn)動(dòng)到x=處所用的最短時(shí)間為t1,從最大的正位移處第一次運(yùn)動(dòng)到x=處所用的最短時(shí)間為t2,那么t1與t2的大小關(guān)系是()a.t1=t2 b.t1t2 d.無法判斷6.(多選)甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖所示,則可知()a.兩彈簧振子完全相同b.兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比f甲f乙=21c.振子甲速度為零時(shí),振子乙速度最大d.兩振子的振動(dòng)頻率之比f甲f乙=21e.振子乙速度為最大時(shí),振子甲速度不一定為零7.(2015江蘇常州模擬)(多選)鋪設(shè)鐵軌時(shí),每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙,勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí),車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等,所以這個(gè)沖擊力是周期性的,列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6 m,列車固有振動(dòng)周期為0.315 s。下列說法正確的是()a.列車的危險(xiǎn)速率為40 m/sb.列車過橋需要減速,是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象c.列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的d.增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行8.(2016浙江慈溪中學(xué)月考)(多選)將一單擺向左拉至水平標(biāo)志線上,從靜止釋放,當(dāng)擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),擺線碰到障礙物,擺球繼續(xù)向右擺動(dòng)。用頻閃照相機(jī)拍到如圖所示的單擺運(yùn)動(dòng)過程的頻閃照片,以下說法正確的是()a.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能守恒b.擺線碰到障礙物前后的擺長(zhǎng)之比為94c.擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),線速度不變,半徑減小,擺線張力變大d.擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),角速度變大,半徑減小,擺線張力不變b組提升題組9.(2016浙江溫州八校聯(lián)考)如圖所示,把能在絕緣光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子放在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,小球在o點(diǎn)時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),a、b為關(guān)于o對(duì)稱的兩個(gè)位置,現(xiàn)在使小球帶上負(fù)電,并讓小球從b點(diǎn)靜止釋放,那么下列說法正確的是()a.小球仍然能在a、b間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),o點(diǎn)是其平衡位置b.小球從b運(yùn)動(dòng)到a的過程中,動(dòng)能一定先增大后減小c.小球不可能再做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)d.小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),其動(dòng)能的增加量一定等于電勢(shì)能的減少量10.(2014浙江理綜,17,6分)一位游客在千島湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng)。可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20 cm,周期為3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過10 cm時(shí),游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi),游客能舒服登船的時(shí)間是() a.0.5 sb.0.75 sc.1.0 sd.1.5 s11.2015山東理綜,38(1)如圖,輕彈簧上端固定,下端連接一小物塊,物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向,物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=0.1 sin (2.5t)m。t=0時(shí)刻,一小球從距物塊h高處自由落下;t=0.6 s時(shí),小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g=10 m/s2。以下判斷正確的是。(雙選,填正確答案標(biāo)號(hào)) a.h=1.7 mb.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8 sc.0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2 md.t=0.4 s時(shí),物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反12.2013課標(biāo),34(1),5分如圖,一輕彈簧一端固定,另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子,該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動(dòng),振幅為a0,周期為t0。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí),a、b之間的粘膠脫開;以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為a和t,則aa0(填“”、“”、“”或“=”)。13.(2015山東青島質(zhì)檢)(多選)(1)將一個(gè)電動(dòng)傳感器接到計(jì)算機(jī)上,就可以測(cè)量快速變化的力,用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)時(shí)懸線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。某同學(xué)由此圖像提供的信息作出的下列判斷中,正確的是。a.t=0.2 s時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)b.t=1.1 s時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)c.擺球擺動(dòng)過程中機(jī)械能減小d.擺球擺動(dòng)的周期是t=1.4 s(2)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖像,下列說法中正確的是()a.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等b.甲擺的振幅比乙擺大c.甲擺的機(jī)械能比乙擺大d.在t=0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺14.(2016浙江溫州十校聯(lián)合體期中)彈簧振子以o點(diǎn)為平衡位置,在b、c兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在t=0時(shí)刻,振子從o、b間的p點(diǎn)以速度v向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng);在t=0.2 s時(shí),振子速度第一次變?yōu)?v;在t=0.5 s時(shí),振子速度第二次變?yōu)?v。(1)求彈簧振子振動(dòng)周期t;(2)若b、c之間的距離為25 cm,求振子在4.0 s內(nèi)通過的路程;(3)若b、c之間的距離為25 cm,從平衡位置計(jì)時(shí),寫出彈簧振子位移表達(dá)式,并畫出彈簧振子的振動(dòng)圖像。15.(2015湖南桑植一中、皇倉(cāng)中學(xué)第二次聯(lián)考)如圖所示為一單擺的共振曲線,則該單擺的擺長(zhǎng)約為多少?共振時(shí)擺球的最大速度大小是多少?(g取10 m/s2)答案全解全析a組基礎(chǔ)題組1.d由圖像可知:a=2 cm,= rad/s=2.5 rad/s,=0。所以x=2 sin 2.5t cm,d正確。2.abe由x與t關(guān)系式可知,彈簧振子的振幅為0.1 m,選項(xiàng)a正確;彈簧振子的周期為t= s=0.8 s,選項(xiàng)b正確;在t=0.2 s時(shí),x=0.1 m,即振子到達(dá)最高點(diǎn),此時(shí)振子的運(yùn)動(dòng)速度為零,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;只有當(dāng)振子從平衡位置或者從最高點(diǎn)(或最低點(diǎn))開始計(jì)時(shí)時(shí),經(jīng)過=0.2 s,振子的位移才為a=0.1 m,選項(xiàng)d錯(cuò)誤;在一個(gè)周期內(nèi),振子的路程等于振幅的4倍,即0.4 m,選項(xiàng)e正確。3.a因把手每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,驅(qū)動(dòng)力完成一次周期性變化,即把手轉(zhuǎn)動(dòng)頻率即為驅(qū)動(dòng)力的頻率。彈簧振子做受迫振動(dòng),而受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率無關(guān),故a正確。4.d由于試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),且靜止時(shí)的位置為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置。提起后在平衡位置上方,放手后由這一位置向下開始振動(dòng)即從最高點(diǎn)向下振動(dòng)。振動(dòng)圖像描述的是同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動(dòng)情況,故d正確,a、b、c錯(cuò)誤。5.b振子從平衡位置到最大位移處,速度減小,振子從平衡位置第一次運(yùn)動(dòng)到x=處的平均速度大于從最大的正位移處第一次運(yùn)動(dòng)到x=處的平均速度,由t=可知,t1t2,選項(xiàng)b正確。6.ce從圖像中可以看出,兩彈簧振子的周期之比t甲=21,則頻率之比f甲f乙=12,d錯(cuò)誤;彈簧振子的周期與振子的質(zhì)量、彈簧的勁度系數(shù)k有關(guān),周期不同,說明兩彈簧振子不同,a錯(cuò)誤;由于彈簧的勁度系數(shù)k不一定相同,所以兩振子所受回復(fù)力(f=-kx)最大值之比f甲f乙不一定為21,b錯(cuò)誤;由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,在振子到達(dá)平衡位置時(shí)位移為零,速度最大,在振子到達(dá)最大位移處時(shí),速度為零,從圖像中可以看出,在振子甲到達(dá)最大位移處時(shí),振子乙恰好到達(dá)平衡位置,c正確;當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時(shí),振子甲有可能在最大位移處,也有可能在平衡位置,e正確。7.ad列車在鋼軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),受鋼軌對(duì)它的沖擊力作用做受迫振動(dòng),當(dāng)列車的固有頻率等于鋼軌對(duì)它的沖擊力的頻率時(shí),列車振動(dòng)的振幅最大,則列車的危險(xiǎn)速率v=40 m/s,故a正確;若列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率相等,則列車發(fā)生共振,容易引發(fā)事故,b錯(cuò)誤;列車過橋做減速運(yùn)動(dòng),是為了使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率,防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象,而不是防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象,c錯(cuò)誤;增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行,d正確。8.abc擺線即使碰到障礙物,線的拉力對(duì)小球也不做功,整個(gè)過程中只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,其仍能回到原來的高度,選項(xiàng)a正確。頻閃照相機(jī)拍攝的時(shí)間間隔一定,由圖可知,擺線碰到障礙物前后的周期之比為32,根據(jù)單擺的周期公式t=2,得擺長(zhǎng)之比為94,故b正確。擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),線速度不變,半徑變小,根據(jù)f-mg=m知,張力變大;根據(jù)v=r,知角速度增大,故c正確,d錯(cuò)誤。b組提升題組9.d小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到水平向左的電場(chǎng)力,設(shè)該電場(chǎng)力大小為f0,小球所受合力為零的位置應(yīng)該在o點(diǎn)左側(cè),設(shè)為o1,設(shè)o1、o點(diǎn)的間距為x0,彈簧勁度系數(shù)為k,則有f0=kx0=qe;取水平向右為正方向,當(dāng)小球從o1點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí),回復(fù)力f=-f0+k(x0-x)=-kx,所以小球會(huì)以o1點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)a、c錯(cuò)誤;因?yàn)椴恢繿點(diǎn)與平衡位置o1點(diǎn)的位置關(guān)系,所以不能確定小球從b運(yùn)動(dòng)到a的過程中,動(dòng)能如何變化,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過程中,小球的動(dòng)能和電勢(shì)能及彈簧的彈性勢(shì)能之和守恒,小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),彈簧的彈性勢(shì)能不變,所以小球動(dòng)能的增加量一定等于電勢(shì)能的減少量,選項(xiàng)d正確。10.c解法一由題意知,游客能舒服登船的時(shí)間t=2=1.0 s。解法二設(shè)振動(dòng)圖像表達(dá)式為y=a sin t,由題意可知t1=或t2=,其中= rad/s,解得t1=0.25 s或t2=1.25 s,則游客能舒服登船的時(shí)間t=t2-t1=1.0 s。11.ab由小物塊的運(yùn)動(dòng)方程可知,=2.5,t=0.8 s,故b正確。0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)了個(gè)周期,故路程應(yīng)為0.3 m,c錯(cuò)。t=0.4 s時(shí)物塊運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期,正向下運(yùn)動(dòng),與小球運(yùn)動(dòng)方向相同,故d錯(cuò)。t=0.6 s時(shí),物塊的位移y=-0.1 m,小球下落距離h=gt2=1.8 m,由題圖可知,h=h+y=1.7 m,故a正確。12.答案解析當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí),脫離前:振子的動(dòng)能ek1=(ma+mb)脫離后振子的動(dòng)能ek2=ma由機(jī)械能守恒可知,平衡位置處的動(dòng)能等于最大位移處的彈性勢(shì)能,因此脫離后振子振幅變小;由彈簧振子的周期t=2知,脫離后周期變小。13.答案(1)ac(2)abd解析(1)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)懸線拉力最大,t=0.2 s時(shí),f有正向最大值,故a選項(xiàng)正確;t=1.1 s時(shí),由圖線可知擺球不在最低點(diǎn),b選項(xiàng)錯(cuò)誤;周期應(yīng)為t=1.2 s,d選項(xiàng)錯(cuò)誤;因振幅減小,故機(jī)械能減小,c選項(xiàng)正確。(2)從題圖上可以看出甲擺振幅大,故b對(duì);且兩擺在同一地點(diǎn)、周期相等,則擺長(zhǎng)相等,故a對(duì);因質(zhì)量關(guān)系不明確,無法比較機(jī)械能的大小,故c錯(cuò);t=0.5 s時(shí)乙擺球在負(fù)的最大位移處,故有正向最大加速度,故d對(duì)。14.答案(1)1.0 s(2)200 cm(3)x=12.5 sin 2t cm圖像見解析圖解析(1)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中各點(diǎn)位置示意圖如圖所示,由對(duì)稱性可得:t=0.52 s=1.0 s(2)若b、c之間的距離為25 cm,則振幅a=25