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

第1講機(jī)械振動a組基礎(chǔ)題組1.如圖所示是彈簧振子的振動圖像,由此圖像可得,該彈簧振子做簡諧運(yùn)動的公式是() 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,振子的運(yùn)動速度最大d.在任意0.2 s時間內(nèi),振子的位移均為0.1 me.在任意0.8 s時間內(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。現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手,給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力,測得彈簧振子振動達(dá)到穩(wěn)定時的頻率為1 hz,則把手轉(zhuǎn)動的頻率為。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時,在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運(yùn)動。若取豎直向上為正方向,則以下描述試管振動的圖像中可能正確的是()5.一個做簡諧運(yùn)動的彈簧振子,周期為t,振幅為a,已知振子從平衡位置第一次運(yùn)動到x=處所用的最短時間為t1,從最大的正位移處第一次運(yùn)動到x=處所用的最短時間為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,振子乙速度最大d.兩振子的振動頻率之比f甲f乙=21e.振子乙速度為最大時,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,每兩根鋼軌接縫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,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,列車受到周期性的沖擊做受迫振動。普通鋼軌長為12.6 m,列車固有振動周期為0.315 s。下列說法正確的是()a.列車的危險速率為40 m/sb.列車過橋需要減速,是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象c.列車運(yùn)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(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)動到最低點(diǎn)時,擺線碰到障礙物,擺球繼續(xù)向右擺動。用頻閃照相機(jī)拍到如圖所示的單擺運(yùn)動過程的頻閃照片,以下說法正確的是()a.這個實(shí)驗(yàn)說明了動能和勢能可以相互轉(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之比為94c.擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時,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,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諧運(yùn)動的彈簧振子放在水平向右的勻強(qiáng)電場中,小球在o點(diǎn)時,彈簧處于原長,a、b為關(guān)于o對稱的兩個位置,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間做簡諧運(yùn)動,o點(diǎn)是其平衡位置b.小球從b運(yùn)動到a的過程中,動能一定先增大后減小c.小球不可能再做簡諧運(yùn)動d.小球從b點(diǎn)運(yùn)動到a點(diǎn),其動能的增加量一定等于電勢能的減少量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?？砂延未雍喕韶Q直方向的簡諧運(yùn)動,振幅為20 cm,周期為3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時,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,游客能舒服地登船。在一個周期內(nèi),游客能舒服登船的時間是() 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諧運(yùn)動。以豎直向上為正方向,物塊簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為y=0.1 sin (2.5t)m。t=0時刻,一小球從距物塊h高處自由落下;t=0.6 s時,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) a.h=1.7 mb.簡諧運(yùn)動的周期是0.8 sc.0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動的路程是0.2 md.t=0.4 s時,物塊與小球運(yùn)動方向相反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兩個小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動,振幅為a0,周期為t0。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時,a、b之間的粘膠脫開;以后小物塊a振動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)將一個電動傳感器接到計算機(jī)上,就可以測量快速變化的力,用這種方法測得的某單擺擺動時懸線上拉力的大小隨時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時擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)b.t=1.1 s時擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)c.擺球擺動過程中機(jī)械能減小d.擺球擺動的周期是t=1.4 s(2)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動圖像,下列說法中正確的是()a.甲、乙兩單擺的擺長相等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)間做簡諧運(yùn)動,在t=0時刻,振子從o、b間的p點(diǎn)以速度v向b點(diǎn)運(yùn)動;在t=0.2 s時,振子速度第一次變?yōu)?v;在t=0.5 s時,振子速度第二次變?yōu)?v。(1)求彈簧振子振動周期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,從平衡位置計時,寫出彈簧振子位移表達(dá)式,并畫出彈簧振子的振動圖像。15.(2015湖南桑植一中、皇倉中學(xué)第二次聯(lián)考)如圖所示為一單擺的共振曲線,則該單擺的擺長約為多少?共振時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a正確;彈簧振子的周期為t= s=0.8 s,選項b正確;在t=0.2 s時,x=0.1 m,即振子到達(dá)最高點(diǎn),此時振子的運(yùn)動速度為零,選項c錯誤;只有當(dāng)振子從平衡位置或者從最高點(diǎn)(或最低點(diǎn))開始計時時,經(jīng)過=0.2 s,振子的位移才為a=0.1 m,選項d錯誤;在一個周期內(nèi),振子的路程等于振幅的4倍,即0.4 m,選項e正確。3.a因把手每轉(zhuǎn)動一周,驅(qū)動力完成一次周期性變化,即把手轉(zhuǎn)動頻率即為驅(qū)動力的頻率。彈簧振子做受迫振動,而受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與振動系統(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諧運(yùn)動,且靜止時的位置為簡諧運(yùn)動的平衡位置。提起后在平衡位置上方,放手后由這一位置向下開始振動即從最高點(diǎn)向下振動。振動圖像描述的是同一質(zhì)點(diǎn)在不同時刻的振動情況,故d正確,a、b、c錯誤。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)動到x=處的平均速度大于從最大的正位移處第一次運(yùn)動到x=處的平均速度,由t=可知,t1t2,選項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錯誤;由簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)可知,在振子到達(dá)平衡位置時位移為零,速度最大,在振子到達(dá)最大位移處時,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,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,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)動時,受鋼軌對它的沖擊力作用做受迫振動,當(dāng)列車的固有頻率等于鋼軌對它的沖擊力的頻率時,列車振動的振幅最大,則列車的危險速率v=40 m/s,故a正確;若列車運(yùn)行的振動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錯誤;列車過橋做減速運(yùn)動,是為了使驅(qū)動力頻率遠(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錯誤;增加鋼軌的長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,線的拉力對小球也不做功,整個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a正確。頻閃照相機(jī)拍攝的時間間隔一定,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,得擺長之比為94,故b正確。擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時,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錯誤。b組提升題組9.d小球在勻強(qiáng)電場中受到水平向左的電場力,設(shè)該電場力大小為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)動的位移為x時,回復(fù)力f=-f0+k(x0-x)=-kx,所以小球會以o1點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動,選項a、c錯誤;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)動到a的過程中,動能如何變化,選項b錯誤;小球做簡諧運(yùn)動的過程中,小球的動能和電勢能及彈簧的彈性勢能之和守恒,小球從b點(diǎn)運(yùn)動到a點(diǎn),彈簧的彈性勢能不變,所以小球動能的增加量一定等于電勢能的減少量,選項d正確。10.c解法一由題意知,游客能舒服登船的時間t=2=1.0 s。解法二設(shè)振動圖像表達(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間t=t2-t1=1.0 s。11.ab由小物塊的運(yùn)動方程可知,=2.5,t=0.8 s,故b正確。0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動了個周期,故路程應(yīng)為0.3 m,c錯。t=0.4 s時物塊運(yùn)動了半個周期,正向下運(yùn)動,與小球運(yùn)動方向相同,故d錯。t=0.6 s時,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,脫離前:振子的動能ek1=(ma+mb)脫離后振子的動能ek2=ma由機(jī)械能守恒可知,平衡位置處的動能等于最大位移處的彈性勢能,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)時懸線拉力最大,t=0.2 s時,f有正向最大值,故a選項正確;t=1.1 s時,由圖線可知擺球不在最低點(diǎn),b選項錯誤;周期應(yīng)為t=1.2 s,d選項錯誤;因振幅減小,故機(jī)械能減小,c選項正確。(2)從題圖上可以看出甲擺振幅大,故b對;且兩擺在同一地點(diǎn)、周期相等,則擺長相等,故a對;因質(zhì)量關(guān)系不明確,無法比較機(jī)械能的大小,故c錯;t=0.5 s時乙擺球在負(fù)的最大位移處,故有正向最大加速度,故d對。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)彈簧振子做簡諧運(yùn)動過程中各點(diǎn)位置示意圖如圖所示,由對稱性可得:t=0.52 s=1.0 s(2)若b、c之間的距離為25 cm,則振幅a=25