2022三維設(shè)計(jì)一輪大本高考物理課時(shí)跟蹤檢測(cè)(四十三)　機(jī)械振動(dòng)

1、2022三維設(shè)計(jì)一輪大本高考物理課時(shí)跟蹤檢測(cè)(四十三)機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)( ( 四.) ) 機(jī)械振動(dòng) 1 ( 多選) 正在運(yùn)轉(zhuǎn)的洗衣機(jī) ， 當(dāng)其脫水桶轉(zhuǎn)得很快時(shí) ， 機(jī)身的振動(dòng)并不強(qiáng)烈 ， 切斷電源 ， 轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸停下來 ，刻 到某一時(shí)刻 t， ， 機(jī)身反而會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng) ， 此后脫水桶轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢 ， 機(jī)身的振動(dòng)也隨之減弱 ， 針對(duì)這種現(xiàn)象的分析說法正確的是( ) a.在 在 t 時(shí)刻脫水桶的慣性最大 b 在 在 t 時(shí)刻脫水桶的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率最大 c 在 在 t 時(shí)刻洗衣機(jī)發(fā)生共振 d 純屬偶然現(xiàn)象 ， 并無規(guī)律 e 機(jī)身做受迫振動(dòng)的頻率與脫水桶的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相等 解析：選 選 ce 慣性是物體

2、本身的性質(zhì) ， 只與物體的質(zhì)量有關(guān)， ，a 錯(cuò)誤；機(jī)身做受迫振動(dòng)的頻率與脫水桶的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相等 ， 當(dāng)脫水桶的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與機(jī)身的固有頻率相等時(shí)機(jī)身發(fā)生共振 ， 振幅最大， ，c 、e 正確， ，b 、d 錯(cuò)誤。 2 ( 多選) 如圖甲所示 ，點(diǎn) 彈簧振子以點(diǎn) o 為平衡位置 ，在 在 a 、b 兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) ，取向右為正方向 ，移 振子的位移 x 隨時(shí)間 t 的變化如圖乙所示。下列說法正確的是( ) a t 0.8 s 時(shí) 時(shí) ， 振子的速度方向向左 b t 0.2 s 時(shí) 時(shí) ，在 振子在 o 點(diǎn)右側(cè) 6 cm 處 處 c t 0.4 s 和 和 t 1.2 s 時(shí) 時(shí) ， 振子的加速度完

3、全相同 d t 0.4 s 到 到 t 0.8 s 的時(shí)間內(nèi) ， 振子的速度逐漸增大 e t 0.8 s 到 到 t 1.2 s 的時(shí)間內(nèi) ， 振子的加速度逐漸增大 解析：選 選 ade 由題圖知 ，t 0.8 s 時(shí) 時(shí) ， 振子在平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng) ， 所以速度方向 向左， ，a 正確；由題圖乙可知 ，為 彈簧振子的振動(dòng)方程為 x a sin t 12sin è èæ æø øö ö54 t cm， ， 當(dāng)t 0.2 s 時(shí) 時(shí) ，x 6 2 cm， ，在 即振子在 o 點(diǎn)右側(cè) 6 2 cm 處 處， ，b

4、錯(cuò)誤；t 0.4 s 和 和 t 1.2 s 時(shí) 時(shí) ，振子的加速度大小相等 ， 方向相反， ，c 錯(cuò)誤；t 0.4 s 到 到 t 0.8 s 的時(shí)間內(nèi) ， 振子向平衡位置運(yùn)動(dòng) ， 速度逐漸增大， ，d 正確；t 0.8 s 到 到 t 1.2 s 的時(shí)間內(nèi) ， 振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng) ，加速度增大， ，e 正確。 3 ( 多選) 關(guān)于單擺 ， 下列說法正確的是( ) a 將單擺由沈陽移至廣州 ， 單擺周期變大 b 單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的 c 將單擺的擺從 角從 4 改為 2， ， 單擺的周期變小 d 當(dāng)單擺的擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí) ， 擺球的速度最大 e 當(dāng)單擺的擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置

5、時(shí) ， 受到的合力為零 解析：選 選 abd 將單擺由沈陽移至廣州 ， 因重力加速度減小 ，據(jù) 根據(jù) t 2 lg 可知 ，單擺周期變大 ，項(xiàng) 選項(xiàng) a 正確；單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的 ，項(xiàng) 選項(xiàng) b 正確；單擺的周期與擺角無關(guān) ，從 將單擺的擺角從 4 改為 2， ， 單擺的周期不變 ，項(xiàng) 選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；當(dāng)單擺的擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí) ， 擺球的速度最大 ， 有向心加速度 ， 則受到的合力不為零項(xiàng) ，選項(xiàng) d正確 ，項(xiàng) 選項(xiàng) e 錯(cuò)誤。 4 ( 多選) 下列說法正確的是( ) a 在同一地點(diǎn) ， 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期的平方與其擺長成正比 b 彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能

6、與動(dòng)能之和保持不變 c 在同一地點(diǎn) ， 當(dāng)擺長不變時(shí) ， 擺球質(zhì)量越大 ， 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期越小 d 系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí) ， 系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率 e 已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期 ， 就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向 向 解析：選 選 abd 根據(jù)單擺周期公式 t 2 lg 可以知道 ， 在同一地點(diǎn) ，度 重力加速度 g為定值 ， 故周期的平方與其擺長成正比 ， 故選項(xiàng) 項(xiàng) a 正確；彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 ， 根據(jù)機(jī)械能守恒條件可以知道 ， 振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 ，項(xiàng) 故選項(xiàng) b 正確；根據(jù)單擺周期公式 t 2 lg

7、 可以知道 ， 單擺的周期與質(zhì)量無關(guān) ， 故選項(xiàng) 項(xiàng) c 錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí) ， 系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率 ， 故選 項(xiàng) 項(xiàng) d 正確；若彈簧振子 初始時(shí)刻的位置在平衡位置 ，知道周期后，可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)項(xiàng) 速度的方向，若彈簧振子初始時(shí)刻的位置不在平衡位置，則無法確定，故選項(xiàng) e 錯(cuò)誤。 5. ( 多選)(2021 浙江省溫州模擬) 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，

8、轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能守恒 b 為 擺線碰到障礙物前后的擺長之比為 9 4 c 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 解析：選 選 abc 擺線即使碰到障礙物 ， 擺線的拉力對(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 ，故 故 a 正確；頻閃照相機(jī)拍攝的時(shí)間間隔一定 ， 由題圖可知 ，為 擺線碰到障礙物前、后的周期之比為 3 2， ， 根據(jù)單擺的周期公式t 2 lg ，為 得擺長之比為 9 4， ，故 故 b 正確；擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí) ， 線速度不變 ， 半徑

9、變小 ，據(jù) 根據(jù) f mg m v2l 知 ， 張力變大 ，據(jù) 根據(jù) v r ， 知角速度增大 ，故 故 c 正確， ，d 。 錯(cuò)誤。 6 ( 多選) 受迫振動(dòng)的演示裝置如圖所示 ， 在一根張緊的繩子上懸掛幾個(gè)擺球 ， 可以用一個(gè)單擺( 稱為 " 驅(qū)動(dòng)擺' ') 驅(qū)動(dòng)另外幾個(gè)單擺。下列說法正確的是( ) a 某個(gè)單擺擺動(dòng)過程中多次通過同一位置時(shí) ， 速度可能 不同而加速度一定相同 b 為 如果驅(qū)動(dòng)擺的擺長為 l， ，于 則其他單擺的振動(dòng)周期都等于 2 lg c 為 如果驅(qū)動(dòng)擺的擺長為 l， ，為 振幅為 a， ，于 若某個(gè)單擺的擺長大于 l， ，于 振幅也大于 a d

10、 如果某個(gè)單擺的擺長等于驅(qū)動(dòng)擺的擺長 ， 則這個(gè)單擺的振幅最大 e 驅(qū)動(dòng)擺只把振動(dòng)形式傳播給其他單擺 ， 不傳播能量 解析：選 選 abd 某個(gè)單擺擺動(dòng)過程中多次通過同一位置時(shí) ， 速度大小相等但方向可能不同 ，據(jù) 根據(jù) f kx 可得 ，度 加速度 a fm km x ， 故加速度一定相同， ，a 正確；如果驅(qū)為 動(dòng)擺的擺長為 l ，有 根據(jù)單擺的周期公式有 t 2 lg ， 而其他單擺都做受迫振動(dòng) ， 故其振 動(dòng)周期都等于驅(qū)動(dòng)擺的周期， ，b 正確；當(dāng)做受迫振動(dòng)的單擺的固有周期等于驅(qū)動(dòng)擺的周期時(shí) ， 做受迫振動(dòng)的單擺的振幅最大 ， 故某個(gè)單擺的擺長大 ， 振幅不一定也大， ，c 錯(cuò)誤；同一

11、地區(qū) ， 單擺的固有頻率只取決于單擺的擺長 ， 則當(dāng)擺長等于驅(qū)動(dòng)擺的擺長時(shí) ， 單擺的振幅能夠達(dá)到最大 ， 這種現(xiàn)象稱為共振 ， 受迫振動(dòng)不僅傳播運(yùn)動(dòng)形式 ， 還傳播 能量和信息， ，d正確， ，e 錯(cuò)誤。 7 ( 多選) 下列說法正確的是( ) a 擺鐘走得快了必須調(diào)短擺長 ， 才可能使其走時(shí)準(zhǔn)確 b 挑水時(shí)為了防止水從桶中蕩出 ， 可以加快或減慢走路的頻率 c 在連續(xù)均勻的海浪沖擊下 ， 停在海面的小船上下振動(dòng) ， 是共振現(xiàn)象 d 部隊(duì)要便步通過橋梁 ， 是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌 e 較弱聲音可以震碎玻璃杯 ， 是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振 解析：選 選 bde 擺鐘走得快了說明擺的周期短

12、， 需要增大單擺的周期 ， 根據(jù)單擺的周式 期公式 t 2 lg 可知 ， 必須增大擺長 ， 才可能使其走得準(zhǔn)確 ，故 故 a 錯(cuò)誤；挑水的人由于行走 ， 使扁擔(dān)和水桶上下振動(dòng) ， 當(dāng)扁擔(dān)與水桶振動(dòng)的固有頻率等于人邁步的頻率時(shí) ， 發(fā)生共振 ， 水桶中的水溢出 ， 挑水時(shí)為了防止水從水桶中蕩出 ， 可以加快或減慢走路的頻率 ，故 故 b 正確；停在海面的小船上下振動(dòng) ， 是受迫振動(dòng) ，故 故 c 錯(cuò)誤；部隊(duì)經(jīng)過橋梁時(shí) ， 如果士兵行走的頻率和橋梁的固有頻率相等 ， 則會(huì)發(fā)生共振 ， 為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌 ， 士兵要便步通過橋梁 ，故 故 d 正確；當(dāng)聲音的頻率等于玻璃杯的固有頻率時(shí) ，

13、杯子 發(fā)生共振而破碎則 ，則 e 正確。 8. 如圖所示 ， 一豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ，一 固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一 t形支架在豎直方向振動(dòng)， ，t 形支架的下面系著一彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng) ， 小球浸沒在水中。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)一會(huì)靜止后 ， 小球做_(選 選填 " 阻尼 '" 自由 ' 或 " 受迫' ') 振動(dòng)。若彈簧和小球構(gòu)成的系統(tǒng)振動(dòng)為 頻率約為 3 hz， ，以 現(xiàn)使圓盤以 4 s 的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 經(jīng)過一段時(shí)間后 ， 小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定 ， 小球的振動(dòng)頻率為_ hz 。逐漸改變圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期 ， 當(dāng)小球振動(dòng)的振幅達(dá)到最大時(shí) ，

14、此時(shí)圓盤的周期為_ s 。 解析： 由于水對(duì)小球有阻力的作用 ， 因此圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后 ， 小球做阻尼振動(dòng)；圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)小球做受迫振動(dòng) ， 因此小球振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 ， 即小球的振動(dòng)頻率f 14 hz 0.25 hz ；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于小球的固有頻率時(shí)小球振動(dòng)的振幅最大 ， 為 即圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率應(yīng)為 3 hz， ， 則圓盤的周期應(yīng)為 13 s。 答案： 阻尼 0.25 0.33 è èæ æø øö ö或 13 9 如圖所示， ，于 一單擺懸于 o 點(diǎn) 點(diǎn)， ，為 擺長為 l， ，在 若在 o

15、 點(diǎn)的正下方的 o 點(diǎn)釘一個(gè)光滑 釘子 ，使 使 oo l2 ，至 將單擺拉至 a 處釋放 ，在 小球?qū)⒃?a 、b 、c 間來回振動(dòng) ， 若振動(dòng)中擺線與豎直于 方向夾角小于 5， ， 則此擺的周期是( ) a 2 lg b 2 l2g c 2 è èæ æø øö ö lg l2g d è èæ æø øö ö lg l2g 解析：選 選 d 根據(jù) t 2 lg ， 該單擺有 12 周期擺長為 l ， 12 周期擺長為 12 l 。故

16、 t lg l2g è èæ æø øö ö lg l2g ，故 故 d 正確。 10 ( 多選) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象可用下述方法畫出：如圖甲所示 ， 在彈簧振子的小球上筆 安裝一支繪圖筆 p， ， 讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向垂筆 直的方向上勻速運(yùn)動(dòng)，筆 p 在紙帶上畫出的就是小球的振動(dòng)圖象。取振子水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置位移的正方向 ，紙帶運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間 ， 得到的振動(dòng)圖象如圖乙所示。下列說法正確的是( ) a 為 彈簧振子的周期為 4 s b 為 彈簧振子的振幅為 10 cm c t 17 s 時(shí)振

17、子相對(duì)平衡位置的位移是 10 cm d 為 若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為 2 cm/s， ，上 振動(dòng)圖象上 1 、3 兩點(diǎn)間的距離是 4 cm e 2.5 s 時(shí) 時(shí)向 振子正在向 x 軸正方向運(yùn)動(dòng) 解析：選 選 abd 周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間 ， 由題圖知 ，為 彈簧振子的周期為 t 4 s， ，故 故 a 正確；振幅是振子離開平衡位置的最大距離 ， 由題圖知 ，為 彈簧振子的振幅為 10 cm， ，故 故 b 正確；振子的周期為 4 s， ， 由周期性知 ，t 17 s 時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移與 t 1 s 時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移相同 ，為 為 0， ，故 故 c 錯(cuò)誤；若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度

18、為 2 cm/s， ， 振動(dòng)上 圖象上 1 、3 兩點(diǎn)間的距離為 s vt 2 cm/s 2 s 4 cm， ，故 故 d 正確；題圖乙圖線的斜率表示速度 ， 斜率正、負(fù)表示速度的方向 ，知 則知 2.5 s 時(shí)振子的速度為負(fù) ，向 正在向 x 軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) ，故 故 e 錯(cuò)誤。 11 ( 多選) 某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案 ， 將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上。中 圖甲中 o 點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn) ， 現(xiàn)將擺球( 可視為質(zhì)點(diǎn)) 拉至 a 點(diǎn) 點(diǎn) ， 此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)。由靜止釋放擺球 ，的 則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的 a 、c 之間來回?cái)[動(dòng) ，中 其中 b 點(diǎn)為最低位置 ， aob cob

19、， 于 小于 5 且大小未知 ， 同時(shí)由計(jì)算機(jī)得到了擺線對(duì)擺小 球的拉力大小 f間 隨時(shí)間 t 變化的曲線 ， 如圖乙所示( 圖中所標(biāo)字 母均為已知量)， ，中 且圖中 t 0 時(shí)刻為擺球從 a為 點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。已知擺長為 l， ，為 重力加速度為 g 。根據(jù)題中( 包括圖中) 所給的信息 ， 下列說法正確的是( ) a 為 該單擺的周期為 t 2 b 可求出擺球的質(zhì)量 c 點(diǎn) 不能求出擺球在最低點(diǎn) b 時(shí)的速度大小 d 若在地球的兩極做該實(shí)驗(yàn) ， 則測(cè)得單擺的周期最大 e 若增加擺球的質(zhì)量 ， 單擺的周期不變 解析：選 選 abe 由題圖乙可知單擺的周期 t t 2 ，故 故 a 正確；在 b 點(diǎn)拉力 f 有最大值 ，律 根據(jù)牛頓第二定律 f max mg m v2l ， ，在 在 a 、c 兩點(diǎn)拉力 f 有最小值 ，f min mg cos ， 由a 到 點(diǎn)到 b 有 點(diǎn)根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 mgl(1 cos ) 12 mv2 ，量 由此可求得擺球的質(zhì)量 m f max 2f min3g ，在 在 b 點(diǎn)時(shí)的速度 v 2 （f max f min ）glf max 2f min ，故 故 b 正確， ，c 錯(cuò)誤；地球的兩極重力加速度最大 ， 若在地球的兩極做該