高考物理第12章第1節(jié)知能演練強化闖關(guān)新人教選修34

1、高考物理 第12章第1節(jié) 知能演練強化闖關(guān) 新人教版選修3-41. 一洗衣機在正常工作時振動較小, 當切斷電源后, 發(fā)現(xiàn)洗衣機先是振動越來越劇烈, 然后振動再逐漸減弱, 對這一現(xiàn)象, 以下說法正確的選項是()A. 正常工作時, 洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大B. 正常工作時, 洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率小C. 正常工作時, 洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率D. 當洗衣機振動最劇烈時, 波輪的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率解析: 選AD.由受迫振動振幅跟頻率的關(guān)系可知, 正常工作時, 洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大; 當波輪的運轉(zhuǎn)頻率減小到等于洗衣機的固

2、有頻率時, 發(fā)生共振, 洗衣機振動最劇烈; 波輪的運轉(zhuǎn)頻率再降低時, 振動減弱, 故正確選項為A、D.2. (高考單科卷)兩個相同的單擺靜止于平衡位置, 使擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動, 它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2, 那么()A. f1f2, A1A2B. f1f2, A1A2C. f1f1, A1A2D. f1f2, A1A2解析: 選C.單擺的頻率由擺長決定, 擺長相等, 頻率相等, 所以A、B錯誤; 由機械能守恒, 小球在平衡位置的速度越大, 其振幅越大, 所以C正確, D錯誤. 3. 如圖1219所示, 彈簧振子的小球在B、C之間做

3、簡諧運動, O為BC間的中點, B、C間的距離為10 cm, 那么以下說法正確的選項是()圖1219A. 小球的最大位移是10 cmB. 只有在B、C兩點時, 小球的振幅是5 cm, 在O點時, 小球的振幅是0C. 無論小球在任何位置, 它的振幅都是5 cmD. 從任意時刻起, 一個周期內(nèi)小球經(jīng)過的路程都是10 cm解析: 選C.簡諧運動中的平衡位置就是對稱點, 所以O(shè)點是平衡位置. 小球的最大位移是5 cm或5 cm, 應(yīng)選項A是不正確的. 振幅是物體離開平衡位置的最大距離, 反映的是振動物體振動的能力, 并不說明物體一定在最大距離處, 在O點的小球也能夠到達最大距離處, 所以小球在O點的振

4、幅也是5 cm, 應(yīng)選項B是不正確的, 選項C是正確. 根據(jù)一次全振動的概念, 選項D是錯誤的. 4. (高考全國卷)一簡諧振子沿x軸振動, 平衡位置在坐標原點. t0時刻振子的位移x0.1 m; teq f(4,3) s時刻x0.1 m; t4 s時刻x0.1 m. 該振子的振幅和周期可能為() m, eq f(8,3) s B. 0.1 m,8 sC. 0.2 m, eq f(8,3) s D. 0.2 m,8 sA0.1 m, Teq f(8,3) s, 那么eq f(4,3) s為半周期, 從0.1 m處運動到0.1 m, 符合運動實際, 4 seq f(4,3) seq f(8,3)

5、 s為一個周期, 正好返回0.1 m處, 所以A項正確. 假設(shè)A0.1 m, T8 s, eq f(4,3) s只是T的eq f(1,6), 不可能由負的最大位移處運動到正的最大位移處, 所以B錯. 假設(shè)A0.2 m, Teq f(8,3) s, eq f(4,3) seq f(T,2), 振子可以由0.1 m運動到對稱位置, 4 seq f(4,3) seq f(8,3) s T, 振子可以由0.1 m返回0.1 m, 所以C對. 假設(shè)A0.2 m, T8 s, eq f(4,3) s2eq f(T,12), 而sineq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T)f(T,12)eq

6、f(1,2), 即eq f(T,12)時間內(nèi), 振子可以從平衡位置運動到0.1 m處; 再經(jīng)eq f(8,3) s又恰好能由0.1 m處運動到0.2 m處后, 再返回0.1 m處, 故D項正確. 5. 簡諧運動的振動圖線可用下述方法畫出: 如圖12110(1)所示, 在彈簧振子的小球上安裝一枝繪圖筆P, 讓一條紙帶在與小球振動方向垂直的方向上勻速運動, 筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動圖像. 取振子水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移正方向, 紙帶運動的距離代表時間, 得到的振動圖線如圖1219(2)所示. 圖12110(1)為什么必須勻速拖動紙帶？(2)剛開始計時時, 振子處在什么位置？t

7、17 s時振子相對平衡位置的位移是多少？(3)假設(shè)紙帶運動的速度為2 cm/s, 振動圖線上1、3兩點間的距離是多少？(4)振子在_s末負方向速度最大; 在_s末正方向加速度最大; 2.5 s時振子正在向_方向運動. (5)寫出振子的振動方程. 解析: (1)紙帶勻速運動時, 由xvt知, 位移與時間成正比, 因此在勻速條件下, 可以用紙帶通過的位移表示時間. (2)由圖(2)可知t0時, 振子在平衡位置左側(cè)最大位移處; 周期T4 s, t17 s時位移為零. (3)由xvt, 所以1、3間距x2 cm/s2 s4 cm.(4)3 s末負方向速度最大; 加速度方向總是指向平衡位置, 所以t0或

8、t4 s時正方向加速度最大; t2.5 s時, 向x方向運動. (5)x10sineq blc(rc)(avs4alco1(f(,2)tf(,2) cm.答案: (1)在勻速條件下, 可以用紙帶通過的位移表示時間(2)左側(cè)最大位移零(3)4 cm(4)30或4x(5)x10sineq blc(rc)(avs4alco1(f(,2)tf(,2) cm一、選擇題1. 做簡諧振動的單擺, 在擺動的過程中()A. 只有在平衡位置時, 回復(fù)力才等于重力和細繩拉力的合力B. 只有在最高點時, 回復(fù)力才等于重力和細繩拉力的合力C. 小球在任意位置處, 回復(fù)力都等于重力和細繩拉力的合力D. 小球在任意位置處,

9、 回復(fù)力都不等于重力和細繩拉力的合力解析: 選 B.單擺在一個圓弧上來回運動, 擺球做圓周運動的向心力由重力沿懸線方向的分力和懸線拉力的合力提供, 而回復(fù)力是指重力沿圓弧切線方向的分力. 擺球在平衡位置速度不為零, 向心力不為零, 而回復(fù)力為零, 所以合力不是回復(fù)力; 擺球在最高點時, 速度為零, 向心力為零, 合力等于回復(fù)力. 應(yīng)選項B正確. 2. 一質(zhì)點做簡諧運動時, 其振動圖像如圖12111所示. 由圖可知, 在t1和t2時刻, 質(zhì)點運動的()圖12111A. 位移相同B. 回復(fù)力相同C. 速度相同D. 加速度相同t1和t2時刻, 質(zhì)點的位移大小相等、方向相反. 那么有, 在t1和t2時

10、刻質(zhì)點所受的回復(fù)力大小相等、方向相反, 加速度大小相等、方向相反, A、B、D錯誤; 在t1和t2時刻, 質(zhì)點都是從負最大位移向正最大位移運動, 速度方向相同, 由于位移大小相等, 所以速度大小相等, C正確. 3. 如圖12112是甲、乙兩個單擺做簡諧運動的圖像, 以向右的方向作為擺球偏離平衡位置位移的正方向, 從t0時刻起, 當甲第一次到達右方最大位移處時()圖12112A. 乙在平衡位置的左方, 正向右運動B. 乙在平衡位置的左方, 正向左運動C. 乙在平衡位置的右方, 正向右運動D. 乙在平衡位置的右方, 正向左運動解析: 選 D.當甲第一次到達正向最大位移處時是在1.5 s末, 從圖

11、像可以看出此時乙的位移為正, 即乙在平衡位置右側(cè); 另外, 位移圖像斜率表示速度, 此時乙的斜率為負, 即表示乙在向左運動. 4. 下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關(guān)系, 假設(shè)該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固, 那么()驅(qū)動力頻率/Hz304050607080受迫振動振幅/cmA.f固60 HzB. 60 Hzf固70 HzC. 50 Hzf固60 HzD. 以上三個都不對解析: 選C.從圖所示的共振曲線, 可判斷出f驅(qū)與f固相差越大, 受迫振動的振幅越小; f驅(qū)與f固越接近, 受迫振動的振幅越大, 并從中看出f驅(qū)越接近f固, 振幅的變化越慢, 比擬各組數(shù)據(jù)知f驅(qū)在50 Hz60 Hz范

12、圍內(nèi)時振幅變化最小, 因此50 Hzf固60 Hz, 即C正確. 5. 鋪設(shè)鐵軌時, 每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙, 勻速運動的列車經(jīng)過軌端接縫處時, 車輪就會受到一次沖擊. 由于每一根鋼軌長度相等, 所以這個沖擊力是周期性的, 列車由于受到周期性的沖擊力做受迫振動. 普通鋼軌長為12.6 m, 列車的固有振動周期為0.315 s. 以下說法正確的選項是()A. 列車的危險速率為40 m/sB. 列車過橋需要減速, 是為了防止列車與橋發(fā)生共振現(xiàn)象C. 列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D. 增加鋼軌的長度有利于列車高速運行解析: 選ABD.對于受迫振動, 當驅(qū)動力的頻率與固有

13、頻率相等時將發(fā)生共振現(xiàn)象, 所以列車的危險速率veq f(L,T)40 m/s, A正確; 為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生, 過橋時需要減速, B正確; 列車運行時的振動頻率總等于驅(qū)動力的頻率, 只有共振時才等于列車的固有頻率, C錯誤; 由veq f(L,T)可知, L增大, T不變, v變大, 所以D正確. 6. (高三質(zhì)檢)做簡諧振動的單擺擺長不變, 假設(shè)擺球質(zhì)量增加為原來的4倍, 擺球經(jīng)過平衡位置時速度減小為原來的1/2, 那么單擺振動的()A. 頻率、振幅都不變B. 頻率、振幅都改變C. 頻率不變、振幅改變D. 頻率改變、振幅不變T2eq r(f(l,g)可知, 單擺擺長不變, 那么周期不變,

14、 頻率不變; 振幅A是反映單擺運動過程中的能量大小的物理量, 由Ekeq f(1,2)mv2可知, 擺球經(jīng)過平衡位置時的動能相同, 由于擺球的質(zhì)量不同, 所以擺球上升的最大高度不同, 因此振幅不同, A、B、D錯誤, C正確. 7. 心電圖是現(xiàn)代醫(yī)療診斷的重要手段, 醫(yī)生從心電圖上測量出相鄰兩波峰的時間間隔, 即為心動周期, 由此可以計算出1分鐘內(nèi)心臟跳動的次數(shù)(即心率). 甲、乙兩人在同一臺心電圖機上作出的心電圖如圖12113所示, 醫(yī)生通過測量后記下甲的心率是60次/分, 那么由圖可知心電圖機圖紙移動的速率v以及乙的心率分別為()圖12113A. 25 mm/s48次/分B. 25 mm/

15、s75次/分C. 25 mm/min75次/分D. 25 mm/min48次/分解析: 選 B.f甲60次/分1次/秒T甲1 sv紙eq f(x甲,T甲)25 mm/sT2eq f(x乙,v紙)eq f(20 mm,25 mm/s)eq f(4,5) sf2eq f(1,T2)75次/分. 8. (海淀區(qū)模擬)如圖12114所示為以O(shè)點為平衡位置, 在A、B兩點間做簡諧運動的彈簧振子, 圖為這個彈簧振子的振動圖像, 由圖可知以下說法中正確的選項是()圖12114A. 在t0.2 s時, 彈簧振子的加速度為正向最大B. 在t0.1 s與t0.3 s兩個時刻, 彈簧振子在同一位置C. 從t0到t0

16、.2 s時間內(nèi), 彈簧振子做加速度增加的減速運動D. 在t0.6 s時, 彈簧振子有最小的彈性勢能解析: 選BC.從圖可以看出, t0.2 s時, 彈簧振子的位移為正向最大值, 而彈簧振子的加速度與位移大小成正比, 方向與位移方向相反, A錯誤; 在t0.1 s與t0.3 s兩個時刻, 彈簧振子的位移相同, 即在同一位置, B正確; 從t0到t0.2 s時間內(nèi), 彈簧振子從平衡位置向最大位移運動, 位移逐漸增大, 加速度逐漸增大, 加速度方向與速度方向相反, 彈簧振子做加速度增大的減速運動, C正確; 在t0.6 s時, 彈簧振子的位移負向最大, 即彈簧的形變最大, 彈簧振子的彈性勢能最大,

17、D錯誤. 9. 一個質(zhì)點在平衡位置O點附近做機械振動. 假設(shè)從O點開始計時, 經(jīng)過3 s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點(如圖12115所示); 再繼續(xù)運動, 又經(jīng)過2 s它第二次經(jīng)過M點; 那么該質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需的時間是()圖12115A. 8 s B. 4 sC. 14 s D.eq f(10,3) sa、b兩點為質(zhì)點振動過程中的最大位移處, 假設(shè)開始計時時刻質(zhì)點從O點向右運動, OM運動過程歷時3 s, MbM過程歷時2 s, 顯然, eq f(T,4)4 s, T16 s. 質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間t3T2 s(162) s14 s, 應(yīng)選項C正確. 假設(shè)開始計時時刻質(zhì)點從O點向左運動,

18、 OaOM運動過程歷時3 s, MbM運動過程歷時2 s, 顯然, eq f(T,2)eq f(T,4)4 s, Teq f(16,3) s. 質(zhì)點第三次再經(jīng)過M點所需要的時間t3T2 seq blc(rc)(avs4alco1(f(16,3)2) seq f(10,3) s, 應(yīng)選項D正確. 綜上所述, 該題的正確答案是CD.10. 某質(zhì)點做簡諧運動, 其位移隨時間變化的關(guān)系式為xAsineq f(,4)t, 那么質(zhì)點()A. 第1 s末與第3 s末的位移相同B. 第1 s末與第3 s末的速度相同C. 3 s末至5 s末的位移方向都相同D. 3 s末至5 s末的速度方向都相同二、非選擇題11.