《步步高》2014高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第十二章_第1課時(shí)_機(jī)械振動(dòng)

1、考點(diǎn)內(nèi)容要求考綱解讀簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)本章考查的熱點(diǎn)有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及圖象、波的圖象以及波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系，光的折射和全反射，題型以選擇題和填空題為主，難度中等偏下，波動(dòng)與振動(dòng)的綜合及光的折射與全反射的綜合，有的考區(qū)也以計(jì)算題的形式考查復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意理解振動(dòng)過(guò)程中回復(fù)力、位移、速度、加速度等各物理量的變化規(guī)律、振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系及兩個(gè)圖象的物理意義，注意圖象在空間和時(shí)間上的周期性，分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖；光和相對(duì)論部分，以考查基本概念及對(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)單理解為主，不可忽視任何一個(gè)知識(shí)點(diǎn).簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象單擺、單擺的周期公式受迫振動(dòng)和共振機(jī)械波橫

2、波和縱波橫波的圖象波速、波長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng)光的折射定律折射率全反射、光導(dǎo)纖維光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收電磁波譜狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式實(shí)驗(yàn)：探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)第1課時(shí)機(jī)械振動(dòng)考綱解讀 1.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象.2.知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，熟記單擺的周期公式.3.理解受迫振動(dòng)和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件2 對(duì)單擺特點(diǎn)的理解做簡(jiǎn)

3、諧運(yùn)動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的1/2，則單擺振動(dòng)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、振幅不變答案C解析由單擺周期公式T2 知周期只與l、g有關(guān)，與m和v無(wú)關(guān)，周期不變，其頻率不變又因?yàn)闆](méi)改變質(zhì)量前，設(shè)單擺最低點(diǎn)與最高點(diǎn)高度差為h，最低點(diǎn)速度為v，mghmv2.質(zhì)量改變后：4mgh×4m·()2，可知hh，振幅改變3 對(duì)受迫振動(dòng)與共振的理解如圖1所示，A球振動(dòng)后，通過(guò)水平細(xì)繩迫使B、C振動(dòng)，振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A只有A、C振動(dòng)周期相等BC的振幅比B的振幅小CC的

4、振幅比B的振幅大圖1DA、B、C的振動(dòng)周期相等答案CD解析A振動(dòng)后，水平細(xì)繩上驅(qū)動(dòng)力的周期TA2 ，迫使B、C做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率等于施加的驅(qū)動(dòng)力的頻率，所以TATBTC，而TC固2 TA，TB固2 >TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正確 4 用圖象法描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)如圖4所示為彈簧振子P在04 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，從t0開(kāi)始()A再過(guò)1 s，該振子的位移是正的最大B再過(guò)1 s，該振子的速度方向沿正方向C再過(guò)1 s，該振子的加速度方向沿正方向D再過(guò)1 s，該振子的加速度最大答案AD解析振動(dòng)圖象描述質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻偏離平衡位置的位移的情況依題意，從t0開(kāi)始，再經(jīng)過(guò)1

5、s，振動(dòng)圖象將延伸到正x最大處這時(shí)振子的位移為正的最大，因?yàn)榛貜?fù)力與位移成正比且方向與位移方向相反，所以此時(shí)回復(fù)力最大且方向?yàn)樨?fù)方向，故振動(dòng)物體的加速度最大且方向?yàn)樨?fù)方向此時(shí)振動(dòng)物體的速度為零，無(wú)方向可談所以正確的選項(xiàng)為A、D.5 用圖象法描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖5是某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象根據(jù)圖象中的信息，回答下列問(wèn)題(1)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離是多少？(2)在1.5 s和2.5 s這兩個(gè)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的位置各在哪里？(3)在1.5 s和2.5 s這兩個(gè)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？圖5答案(1)10 cm(2)在1.5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位置在7 cm處在2.5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位置在x7 cm處(3)這兩個(gè)時(shí)

6、刻，質(zhì)點(diǎn)都向位移負(fù)方向運(yùn)動(dòng)方法提煉1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律2圖景結(jié)合：解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)把圖象信息與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情景結(jié)合起來(lái).考點(diǎn)一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象及運(yùn)動(dòng)規(guī)律振動(dòng)圖象的信息：(1)由圖象可以看出振幅、周期(2)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移(3)可以根據(jù)圖象確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)回復(fù)力、加速度和速度的方向回復(fù)力和加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸速度的方向：速度的方向可以通過(guò)下一時(shí)刻位移的變化來(lái)判定，下一時(shí)刻位移如增加，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是遠(yuǎn)離t軸，下一時(shí)刻位移如減小，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是指向t軸例1如圖6所示為一彈簧振子的振動(dòng)

7、圖象，試完成以下問(wèn)題：(1)寫(xiě)出該振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(2)在第2 s末到第3 s末這段時(shí)間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢(shì)能各是怎樣變化的？(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？圖6解析(1)由振動(dòng)圖象可得：A5 cm，T4 s，0則 rad/s故該振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x5sin t (cm)(2)由圖可知，在t2 s時(shí)，振子恰好通過(guò)平衡位置，此時(shí)加速度為零，隨著時(shí)間的延續(xù)，位移值不斷增大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動(dòng)能不斷減小，彈性勢(shì)能逐漸增大當(dāng)t3 s時(shí)，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動(dòng)能等于零，彈性勢(shì)能達(dá)到最大值(3)振子經(jīng)過(guò)一個(gè)周期位移為零，路程為

8、5×4 cm20 cm，前100 s剛好經(jīng)過(guò)了25個(gè)周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s20×25 cm500 cm5 m.答案(1)x5sin t (cm) (2)見(jiàn)解析(3)05 m突破訓(xùn)練1彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖7所示，下列說(shuō)法不正確的是 ()A在第5秒末，振子的速度最大且沿x方向B在第5秒末，振子的位移最大且沿x方向圖7C在第5秒末，振子的加速度最大且沿x方向D在0到5秒內(nèi)，振子通過(guò)的路程為10 cm答案A考點(diǎn)二單擺的回復(fù)力與周期1 受力特征：重力和細(xì)線(xiàn)的拉力(1)回復(fù)力：擺球重力沿切線(xiàn)方向上的分力，F(xiàn)mgsin xkx，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力F與位移x的方

9、向相反(2)向心力：細(xì)線(xiàn)的拉力和重力沿細(xì)線(xiàn)方向的分力的合力充當(dāng)向心力，F(xiàn)向FTmgcos .特別提醒1.當(dāng)擺球在最高點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)向0，F(xiàn)Tmgcos .2 當(dāng)擺球在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)向，F(xiàn)向最大，F(xiàn)Tmgm.2周期公式：T2 ，f (1)只要測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l和周期T，就可以根據(jù)g42，求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭.(2)l為等效擺長(zhǎng)，表示從懸點(diǎn)到擺球重心的距離，要區(qū)分?jǐn)[長(zhǎng)和擺線(xiàn)長(zhǎng)，懸點(diǎn)實(shí)質(zhì)為擺球擺動(dòng)所在圓弧的圓心(3)g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣壤?如圖8所示為一單擺及其振動(dòng)圖象，由圖回答：圖8(1)若擺球從E指向G為正方向，為最大擺角，則圖象中O、A、B、C點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)單擺中的_點(diǎn)一周期內(nèi)加速度為正且減小，并與速度同

10、方向的時(shí)間范圍是_，勢(shì)能增加且速度為正的時(shí)間范圍是_(2)單擺擺球多次通過(guò)同一位置時(shí)，下述物理量變化的是()A位移 B速度C加速度 D動(dòng)能E擺線(xiàn)張力(3)求單擺的擺長(zhǎng)(g10 m/s2，210)解析(1)振動(dòng)圖象中O點(diǎn)位移為零，O到A的過(guò)程位移為正，且增大，A處最大，歷時(shí)周期，顯然擺球是從平衡位置E起振并向G方向運(yùn)動(dòng)的，所以O(shè)對(duì)應(yīng)E，A對(duì)應(yīng)G.A到B的過(guò)程分析方法相同，因而O、A、B、C對(duì)應(yīng)E、G、E、F點(diǎn)擺動(dòng)中EF間加速度為正，且靠近平衡位置過(guò)程中加速度逐漸減小，即從F向E的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在圖象中為C到D的過(guò)程，時(shí)間范圍是1.5 s2.0 s間擺球遠(yuǎn)離平衡位置勢(shì)能增加，即從E向兩側(cè)擺動(dòng)，而速度為

11、正，顯然是從E向G的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在圖象中為從O到A，時(shí)間范圍是00.5 s(2)經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，位移、回復(fù)力和加速度不變；由機(jī)械能守恒知，動(dòng)能不變，速率也不變，擺線(xiàn)張力FTmgcos m也不變；相鄰兩次過(guò)同一點(diǎn)，速度方向改變(3)由題圖可知：T2 s，由T2 得l1 m.答案(1)E、G、E、F1.5 s2.0 s00.5 s(2)B(3)1 m突破訓(xùn)練2如圖9所示，一單擺懸于O點(diǎn)，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，若在O點(diǎn)的豎直線(xiàn)上的O點(diǎn)釘一個(gè)釘子，使OOL/2，將單擺拉至A處釋放，小球?qū)⒃贏、B、C間來(lái)回振動(dòng)，若振動(dòng)中擺線(xiàn)與豎直方向夾角小于5°，則此擺的周期是()A2 圖9B2 C2( )D( )答案D解

12、析根據(jù)T2 ，該單擺有周期擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，周期擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，故T ，故D正確考點(diǎn)三受迫振動(dòng)和共振1自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較 振動(dòng)項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力受驅(qū)動(dòng)力作用受驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即TT驅(qū)或ff驅(qū)T驅(qū)T0或f驅(qū)f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)物體獲得的能量最大常見(jiàn)例子彈簧振子或單擺(5°)機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲 音的共鳴等2 對(duì)共振的理解(1)共振曲線(xiàn)：如圖10所示，橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f，縱坐標(biāo)為振幅A.它直觀地反映了驅(qū)動(dòng)力頻率對(duì)某振動(dòng)系統(tǒng)受迫振

13、動(dòng)振幅的影響，由圖可知，f與f0越接近，振幅A越大；當(dāng)ff0時(shí)，振幅A最大(2)受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：受迫振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，系 圖10統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換例3一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖11所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線(xiàn)如圖12甲所示當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線(xiàn)如圖乙所示 圖11若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，Y表示受迫

14、振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則 ()圖12A由圖線(xiàn)可知T04 sB由圖線(xiàn)可知T08 sC當(dāng)T在4 s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比4 s小得多或大得多時(shí)，Y很小D當(dāng)T在8 s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比8 s小得多或大得多時(shí)，Y很小解析由題圖可知彈簧振子的固有周期T04 s，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期與系統(tǒng)的固有周期相同時(shí)發(fā)生共振，振幅最大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期與系統(tǒng)的固有周期相差越多時(shí)，受迫振動(dòng)物體振動(dòng)穩(wěn)定后的振幅越小，故C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案AC突破訓(xùn)練3某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f .若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下

15、列說(shuō)法正確的是 ()A當(dāng)f<f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小B當(dāng)f>f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0D該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f答案BD解析物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)，物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率沒(méi)有關(guān)系，驅(qū)動(dòng)力的頻率接近物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，所以B、D正確52單擺模型問(wèn)題的特點(diǎn)和應(yīng)用單擺是一種理想化的物理模型，其周期公式T2 ，其中l(wèi)為等效擺長(zhǎng)：擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球重心的距離如圖13甲所示的雙線(xiàn)擺的擺長(zhǎng)lrLcos .乙圖中小球(可看做質(zhì)點(diǎn))

16、在半徑為R的光滑圓槽中靠近A點(diǎn)振動(dòng)，其等效擺長(zhǎng)為lR.圖13例4如圖14所示，ACB為光滑弧形槽，弧形槽半徑為R，R.甲球從弧形槽的球心處自由落下，乙球從A點(diǎn)由靜止釋放，問(wèn)：(1)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比(2)若在圓弧的最低點(diǎn)C的正上方h處由靜止釋放小球甲，讓其自由下 圖14落，同時(shí)乙球從圓弧左側(cè)由靜止釋放，欲使甲、乙兩球在圓弧最低點(diǎn)C處相遇，則甲球下落的高度h是多少？解析(1)甲球做自由落體運(yùn)動(dòng)Rgt，所以t1 乙球沿圓弧做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(由于R，可認(rèn)為擺角5°)此振動(dòng)與一個(gè)擺長(zhǎng)為R的單擺振動(dòng)模型相同，故此等效擺長(zhǎng)為R，因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間為t2T×2 ，所以t1t

17、2(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h高處開(kāi)始自由下落，到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t甲 由于乙球運(yùn)動(dòng)的周期性，所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t乙n (2n1)n0,1,2，由于甲、乙在C點(diǎn)相遇，故t甲t乙解得h(n0,1,2，)答案(1)(2)(n0,1,2，)突破訓(xùn)練4一個(gè)半圓形光滑軌道如圖15所示，半徑是R，圓心是O，如果拿兩個(gè)物體分別放在O點(diǎn)和B點(diǎn)(B點(diǎn)離A點(diǎn)很近)，同時(shí)從靜止釋放，問(wèn)這兩個(gè)物體誰(shuí)先到達(dá)A點(diǎn)？圖15答案放在O點(diǎn)的物體先到達(dá)A點(diǎn)解析解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是看這兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)可以看成什么物理模型對(duì)于放在O點(diǎn)的物體，可看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，于是可以求出從O到A的時(shí)間t1，由Rgt，得t11.41 對(duì)于放在B點(diǎn)

18、的物體，從受力情況來(lái)看，受到了重力與指向圓心O的軌道面的支持力的作用，這個(gè)運(yùn)動(dòng)物體與單擺擺球的受力情況相似又由于B離A很近，相當(dāng)于擺角很小，于是，可以把它的運(yùn)動(dòng)看成單擺運(yùn)動(dòng)，從B到A經(jīng)歷個(gè)周期，設(shè)為t2，由T2 得t2T1.57 ，即t2>t1，所以，放在O點(diǎn)的物體先到達(dá)A點(diǎn).高考題組1. (2012·重慶理綜·14)裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖16所示，將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開(kāi)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)的圖象中可能正確的是 () 圖16答案D解析試管在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置是在

19、重力與浮力相等的位置，開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)向上提起的距離，就是其偏離平衡位置的位移，為正向最大位移，因此應(yīng)選D.2 (2012·北京理綜·17)一個(gè)彈簧振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點(diǎn)從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)四分之一周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度能正確反映振子位移x與時(shí)間t關(guān)系的圖像是 ()答案A解析根據(jù)Fkx及牛頓第二定律得ax，當(dāng)振子具有沿x軸正方向的最大加速度時(shí)，其具有沿x軸負(fù)方向的最大位移，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤3 (2011·上海單科·5)兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速度v1、v2(v1>v2)在

20、豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)，它們的頻率與振幅分別為f1，f2和A1，A2，則()Af1>f2，A1A2 Bf1<f2，A1A2Cf1f2，A1>A2 Df1f2，A1<A2答案C解析由單擺周期公式T2 知，單擺振動(dòng)的周期或頻率只與擺長(zhǎng)和當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)，因此兩單擺的頻率相等，即f1f2；由機(jī)械能守恒定律有mv2mgh，解得h，即擺球經(jīng)過(guò)平衡位置的速度越大，到達(dá)的高度越高，其振幅也就越大，則本題只有選項(xiàng)C正確4 (2011·江蘇單科·12B(3)將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛，下端系上質(zhì)量為m的物塊將物塊向下拉離平衡位置后松開(kāi)，物塊上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其

21、振動(dòng)周期恰好等于以物塊平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為擺長(zhǎng)的單擺周期請(qǐng)由單擺的周期公式推算出該物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T.答案2 解析物塊平衡時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)，則mgkL，由單擺周期公式T2 ，解得T2 模擬題組5 有一個(gè)單擺，在豎直平面內(nèi)做小擺角振動(dòng)，周期為2 s如果從單擺向右運(yùn)動(dòng)通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在t1.4 s至t1.5 s的過(guò)程中，擺球的 ()A速度向右在增大，加速度向右在減小B速度向左在增大，加速度向左也在增大C速度向左在減小，加速度向右在增大D速度向右在減小，加速度向左也在減小答案C解析在t1.4 s至t1.5 s的過(guò)程中，擺球在向左從平衡位置到最大位移處運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所以速度向左在減小，加

22、速度向右在增大，C項(xiàng)正確6. 如圖17所示為某彈簧振子在05 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，由圖可知，下列說(shuō)法中正確的是 ()A振動(dòng)周期為5 s，振幅為8 cmB第2 s末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值圖17C第3 s末振子的速度為正向的最大值D從第1 s末到第2 s末振子在做加速運(yùn)動(dòng)答案C解析根據(jù)圖象可知，彈簧振子的周期T4 s，振幅A8 cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；第2 s末振子到達(dá)波谷位置，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第3 s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置，速度達(dá)到最大，且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；從第1 s末到第2 s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)波谷位置，速度逐漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤7 甲、

23、乙兩彈簧振子，振動(dòng)圖象如圖18所示，則可知 ()圖18A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(wàn)甲f乙12答案CD解析從圖象中可以看出，兩彈簧振子周期之比T甲T乙21，得頻率之比f(wàn)甲f乙12，D選項(xiàng)正確；彈簧振子周期與振子質(zhì)量、彈簧勁度系數(shù)k有關(guān)，周期不同，說(shuō)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?xún)烧褡铀芑貜?fù)力(Fkx)的最大值之比F甲F乙不一定為21，所以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，從圖象中可以看出，在振子甲到達(dá)

24、最大位移處時(shí)，振子乙恰好到達(dá)平衡位置，所以C正確(限時(shí)：30分鐘)題組1對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念及對(duì)稱(chēng)性的考查1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是指 ()A速度為零的位置 B回復(fù)力為零的位置C加速度為零的位置 D位移最大的位置答案B解析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是回復(fù)力為零的位置，而物體在平衡位置時(shí)加速度不一定為零，例如單擺在平衡位置時(shí)存在向心加速度簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度最大，位移為零2. 如圖1所示，彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中，振子從a到b歷時(shí)0.2 s，振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同，若它從b再回到a的最短時(shí)間為0.4 s，則該振子的振動(dòng)頻率為 ()A1 Hz B1.25 Hz C2 Hz D2.5 Hz圖1答案B解

25、析由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，tOb0.1 s，tbc0.1 s，故0.2 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，選項(xiàng)B正確題組2對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象的考查3 擺長(zhǎng)為l的單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)(取t0)，當(dāng)振動(dòng)至t 時(shí)，擺球具有負(fù)向最大速度，則單擺的振動(dòng)圖象是下列圖中的 ()答案D4 懸掛在豎直方向上的彈簧振子，周期為2 s，從最低點(diǎn)的位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，它的振動(dòng)圖象如圖2所示，由圖可知 ()圖2At1.25 s時(shí)振子的加速度為正，速度為正Bt1.7 s時(shí)振子的加速度為負(fù)，速度為負(fù)Ct1.0 s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值Dt1.5 s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值答案

26、C解析彈簧振子振動(dòng)時(shí)，加速度的方向總是指向平衡位置，且在最大位移處，加速度的值最大，在平衡位置處加速度的值為0，由圖可知，t1.25 s時(shí)，振子的加速度為負(fù)；t1.7 s時(shí)，振子的加速度為正；t1.5 s時(shí)，振子的加速度為零，故A、B、D均錯(cuò)誤，只有C正確5 一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖3所示，下列說(shuō)法正確的是()A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度為零D在t1 s和t3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等，方向相同圖3答案B解析振動(dòng)圖象表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移，由題圖可看出，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期T4 s，其頻率f0.25 Hz，A錯(cuò)誤；10 s內(nèi)

27、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了T，其運(yùn)動(dòng)路程為s×4A×4×2 cm20 cm，B正確；第4 s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，其速度最大，C錯(cuò)；t1 s和t3 s兩時(shí)刻，由題圖可看出，位移大小相等，方向相反，D錯(cuò)由以上分析可知，只有B項(xiàng)正確6. 有一個(gè)在y方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)圖象如圖4所示下列關(guān)于圖5中(1)(4)的判斷正確的是(選項(xiàng)中v、F、a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度) ()圖4圖5A圖(1)可作為該物體的速度時(shí)間圖象B圖(2)可作為該物體的回復(fù)力時(shí)間圖象C圖(3)可作為該物體的回復(fù)力時(shí)間圖象D圖(4)可作為該物體的回復(fù)加速度時(shí)間圖象答案C解析因?yàn)镕kx，a，故圖(3

28、)可作為Ft、at圖象；而v隨x增大而減小，故vt圖象應(yīng)為圖(2)題組3對(duì)單擺的考查7 圖6甲是利用沙擺演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置當(dāng)盛沙的漏斗下面的薄木板被水平勻速拉出時(shí)，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的漏斗漏出的沙會(huì)在板上顯示出沙擺的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)已知木板被水平拉動(dòng)的速度為0.20 m/s，圖乙所示的一段木板的長(zhǎng)度為0.60 m，則這次實(shí)驗(yàn)沙擺的擺長(zhǎng)大約為(取g2) () 甲乙圖6A0.56 m B0.65 m C1.00 m D2.25 m答案A解析由于木板勻速拉動(dòng)，據(jù)xvt，則t s3 s，顯然t2T，則T1.5 s，據(jù)T2 ，可計(jì)算出擺長(zhǎng)l大約為0.56 m故A正確8. (1)將一個(gè)電動(dòng)傳感器接

29、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(xiàn)上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)如圖7所示某同學(xué)由此圖象提供的信息做出的下列判斷中，正確的是_At0.2 s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn) 圖7Bt1.1 s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)C擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減小D擺球擺動(dòng)的周期是T1.4 s(2)圖8為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)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 圖8C甲擺的機(jī)械能比乙擺大D在t0.5 s時(shí)有最大正向加速度的是乙擺答案(1)AC(2)ABD解析(1)在擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)懸線(xiàn)拉力最大，t0.2 s時(shí)，F(xiàn)有正向最大值，故A選項(xiàng)正確；t1.1 s時(shí)，F(xiàn)有最小值，擺球不在最低點(diǎn)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；周期應(yīng)為T(mén)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)可從題圖上看出甲擺振幅大，故B對(duì)且兩擺在同一地點(diǎn)、周期相等，則擺長(zhǎng)相等，因質(zhì)量關(guān)系不明確，無(wú)法比較機(jī)械能t0.5 s時(shí)乙擺球在負(fù)的最大位移處，故有最大正向加速度，所以正確答案為A、B、D.題組4對(duì)受迫振動(dòng)和共振的考查9 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(chē)經(jīng)過(guò)軌端接縫處時(shí)，車(chē)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