（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 機械振動和機械波 考點強化練30 機械振動

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1、考點強化練30　機械振動 1.(多選)下列有關(guān)簡諧運動說法正確的是(　　) A.做簡諧運動的物體,受到的回復(fù)力的方向總是指向平衡位置 B.平衡位置就是加速度為零的位置 C.水平彈簧振子振動過程中動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)總機械能守恒 D.彈簧振子振動過程中,彈性勢能增加時,彈簧的長度可能變短 2.(2018浙江金華十校期末)如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點為平衡位置,在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向,振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示,下列說法正確的是(　　) 甲 乙 A.t=0.8 s時,振子的速度方向向左 B.t=0.2 s時,振子在O點右側(cè)6 cm

2、處 C.t=0.4 s和t=1.2 s時,振子的加速度完全相同 D.t=0.4 s到t=0.8 s的時間內(nèi),振子的速度逐漸減小 3.(多選)某質(zhì)點做簡諧運動,其位移隨時間變化的關(guān)系式為x=Asin t,則質(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 4.在飛機的發(fā)展史中有一個階段,飛機上天后不久,機翼很快就抖動起來,而且越抖越厲害,后來人們經(jīng)過了艱苦的探索,利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法,解決了這一問題。在飛機機翼前緣處裝置配重桿的主要目的是(　

3、　) A.加大飛機的慣性 B.使機體更加平衡 C.使機翼更加牢固 D.改變機翼的固有頻率 5.江蘇衛(wèi)視《最強大腦》曾經(jīng)播出過呂飛龍用“獅吼功”震碎玻璃杯的表演,該表演引起了眾多網(wǎng)友的熱議。有關(guān)人員在實驗室進(jìn)行了模擬。用手指輕彈一只玻璃杯,可以聽到清脆的聲音,測得這聲音的頻率為500 Hz,將這只玻璃杯放在一個大功率的聲波發(fā)聲器前,操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波,能使玻璃杯碎掉。下列說法中正確的是(　　) A.操作人員只要把聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到最大 B.操作人員只要把聲波發(fā)生器輸出的功率調(diào)到最大 C.操作人員必須同時把聲波發(fā)生器輸出的功率和發(fā)出聲波的頻率調(diào)到最大 D.操作人員

4、必須將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到約為500 Hz,且適當(dāng)增大其輸出功率 6. 如圖所示,振子在AA'之間做簡諧運動,O是平衡位置,B是OA'的中點。已知振子經(jīng)O向右第一次運動到B所用的時間為t1,經(jīng)B向右第一次運動到A'所用的時間為t2,以下說法正確的是(　　) A.t1>t2 B.t1

5、.2 s和t=0.3 s時的動能相等 8. 如圖所示,為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖線,下列說法中正確的是(　　) A.甲、乙兩單擺的擺長不相等 B.甲擺的振幅比乙擺大 C.甲擺的機械能比乙擺大 D.在t=0.5 s時乙擺擺線張力最大 9.(多選)一個質(zhì)點以O(shè)點為平衡位置在a、b兩點之間做簡諧運動。若從質(zhì)點在O點開始計時,經(jīng)過3 s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點(如圖所示);再繼續(xù)運動,又經(jīng)過2 s它第二次經(jīng)過M點;則該質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間是 (　　) A.8 s B.4 s C.14 s D. s 10.(多選)如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線,下列說法中正

6、確的是(　　) A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長相同,則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線 B.若兩次受迫振動是在地球上同一地點進(jìn)行,則兩次單擺的擺長之比l1∶l2=25∶4 C.圖線Ⅱ若是在地球表面上完成的,則該擺擺長約為1 m D.若擺長均為1 m,則圖線Ⅰ是在地球上完成的 11.有一彈簧振子,振幅為0.8 cm,周期為0.5 s,初始時具有負(fù)方向的最大加速度,則它的振動方程是(　　) A.x=8×10-3sin m B.x=8×10-3sin m C.x=8×10-1sin m D.x=8×10-1sin m 12.下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率

7、變化的關(guān)系,若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固,則固有頻率最有可能的是(　　) 驅(qū)動力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 A.f固=60 Hz B.60 Hz

8、 A.v1>v2,t1>t2 B.v1=v2,t1>t2 C.v1>v2,t1=t2 D.v1=v2,t1=t2 14.(2018浙江寧波適應(yīng)性)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在實驗室用如圖(1)所示的裝置研究單擺的運動。將單擺掛在力傳感器的下端,通過計算機來記錄力傳感器測定單擺擺動過程中擺線受到拉力大小的變化情況,以及單擺擺動的時間。實驗過程中,保持單擺的最大擺角小于5°。 圖(1) 圖(2) (1)實驗時用20分度的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖(2)甲所示,該擺球的直徑d=　　　　 mm;? (2)實驗測得擺長為L,傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖(2)乙所示,則重力加速

9、度的表達(dá)式為g=　　　　　　　(用題目中物理量的字母表示)。? 15. 如圖所示,光滑圓弧槽半徑為R,A為最低點,B球位于圓孤的圓心處,C到A的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R,若同時釋放小球B、C,小球B和C均視為質(zhì)點,問: (1)BC兩小球中哪個小球先到達(dá)A處? (2)上下移動小球B,使兩小球B和C在A點相遇,小球B到A點的距離h應(yīng)滿足什么條件? 16. 兩根質(zhì)量均可不計的彈簧,勁度系數(shù)分別為k1、k2,它們與一個質(zhì)量為m的小球組成彈簧振子,靜止時,兩彈簧均處于原長,如圖所示。試證明彈簧振子的運動是簡諧運動。 考點強化練30　機械振動 1.ACD　根據(jù)簡諧運動的概念可知,

10、做簡諧運動的物體,受到的回復(fù)力的方向總是指向平衡位置,選項A正確;回復(fù)力為零的位置是簡諧運動的平衡位置,不一定就是加速度為零的位置,例如單擺在平衡位置時加速度不為零,選項B錯誤;水平彈簧振子振動過程中動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)總機械能守恒,選項C正確;彈簧振子振動過程中,彈性勢能增加時,彈簧的長度可能變短,選項D正確。 2.A　從t=0.8 s時起,再過一段微小時間,振子的位移為負(fù)值,因為取向右為正方向,故t=0.8 s時,速度方向向左,A正確;由題中圖象得振子的位移x=12sin t cm,故t=0.2 s時,x=6 cm,故B錯誤;t=0.4 s和t=1.2 s時,振子的位移方向相反,

11、由a=知,加速度方向相反,C錯誤;t=0.4 s到t=0.8 s的時間內(nèi),振子的位移逐漸變小,故振子逐漸靠近平衡位置,其速度逐漸變大,故D錯誤。 3.AD　由x=Asin t知,周期T=8 s。第1 s末、第3 s末、第5 s末分別相差2 s,恰好個周期。根據(jù)簡諧運動圖象中的對稱性可知A、D選項正確。 4.D　飛機飛上天后,在氣流周期性驅(qū)動力作用下做受迫振動,機翼越抖越厲害說明氣流驅(qū)動力頻率與機翼的固有頻率非常接近或相等。在機翼前緣處裝置配重桿,目的是通過改變機翼的質(zhì)量來改變其固有頻率,使驅(qū)動力頻率與固有頻率相差較大,從而實現(xiàn)減震的目的,選項D正確。 5.D　由題知,用手指輕彈一只酒杯,

12、測得這聲音的頻率為500 Hz,就是酒杯的固有頻率。當(dāng)物體發(fā)生共振時,物體振動的振幅最大,甚至可能造成物體解體,將這只酒杯放在兩只大功率的聲波發(fā)生器之間,操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波,將酒杯震碎是共振現(xiàn)象,而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率,而酒杯的固有頻率為500 Hz,故操作人員要將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500 Hz,使酒杯產(chǎn)生共振,從而能將酒杯震碎。故D正確。 6.B　根據(jù)振子遠(yuǎn)離平衡位置時速度減小,靠近平衡位置時速度增大可知,振子第一次從平衡位置運動到x=A處的平均速度大于第一次從x=A處到最大正位移處運動的平均速度,而路程相等,則有t1

13、誤;周期為4(t1+t2),故D錯誤。 7.BC　A、B兩處位移相同,速度大小相等,但方向相反,選項A錯誤,C正確;t=0.1 s和t=0.3 s質(zhì)點離開平衡位置的位移最大,方向相反,由F=-kx,a=-可知,選項B正確;t=0.2 s時,物體通過平衡位置,速度最大,動能最大;而t=0.3 s時,速度為零,動能最小,故選項D錯誤。 8.B　由圖看出,兩單擺的周期相同,同一地點,g相同,由單擺的周期公式T=2π得知,甲、乙兩單擺的擺長L相等,故A錯誤;甲擺的振幅為10 cm,乙擺的振幅為7 cm,則甲擺的振幅比乙擺大,故B正確;盡管甲擺的振幅比乙擺大,兩擺的擺長也相等,但由于兩擺的質(zhì)量未知,

14、所以無法比較機械能的大小,故C錯誤;在t=0.5 s時,乙擺的位移為負(fù)向最大,速度為零,可知乙擺擺線張力最小,故D錯誤。 9.CD　若開始計時時刻,質(zhì)點從O點向右運動,O→M過程歷時3 s,M→b→M運動過程歷時2 s,顯然,=4 s,T=16 s,質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間Δt3=(T-2) s=(16-2) s=14 s,C正確;若開始計時時刻,質(zhì)點從O點向左運動,O→a→O→M運動過程歷時3 s,M→b→M運動過程歷時2 s,顯然,=4 s,T= s,質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間Δt3'=(T-2) s=-2 s= s,D正確。 10.ABC　若兩次受迫振動分別在月球上和地球上

15、進(jìn)行,因為圖線Ⅰ單擺的固有頻率較小,則固有周期較大,根據(jù)T=2π知,周期大的地方重力加速度小,則圖線Ⅰ是月球上單擺的共振曲線,故A正確。若兩次受迫振動是在地球上同一地點進(jìn)行的,則重力加速度相等,因為固有頻率比為2∶5,則固有周期比為5∶2,根據(jù)T=2π,知擺長比為25∶4,故B正確。圖線Ⅱ若是在地球表面上完成的,則固有頻率為0.5 Hz,則T=2π=2 s,解得l≈1 m。故C正確,D錯誤。 11.A　解析 振幅A=0.8 cm=8×10-3 m,ω==4π rad/s。由題知初始時(即t=0時)振子在正向最大位移處,即sin φ0=1,得φ0=,故振子做簡諧運動的方程為x=8×10-3si

16、n m,選項A正確。 12.C　根據(jù)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。比較各組數(shù)據(jù)知f驅(qū)在50~60 Hz范圍內(nèi)時,振幅變化最小,因此,50 Hz

17、,小球直徑:d=1.4×10 mm+10×0.05 mm=14.50 mm;(2)單擺每隔半個周期,拉力F會達(dá)到最大,則有T=2t0,解得:T=4t0,根據(jù)單擺周期公式得:T=2π,解得:g=。 15.答案 (1)B球先到達(dá)A點　(2)h=π2(2n+1)2R(n=0,1,2,3,4,…) 解析 (1)C球可視為單擺,第一次到達(dá)A處所用的時間為,則tC=T=×2π B球做自由落體運動,則R= 則tB= 因為?tC>tB,故B球先到達(dá)A點。 (2)對C球:tC=(2n+1) 對B球:tB= 要使兩球在A點相遇,則tB=tC 解得h=π2(2n+1)2R(n=0,1,2,3,…)。 16.答案 證明過程見解析 解析 以平衡位置為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)軸,設(shè)左右兩邊彈簧的彈力分別為F1、F2,振子在平衡位置時F合=F1+F2=0,當(dāng)振子離開平衡位置時,因兩彈簧發(fā)生形變而使振子受到指向平衡位置的力。設(shè)離開平衡位置的正位移為x,則振子所受的合力為F=-(k1x+k2x)=-(k1+k2)x=-kx,所以,彈簧振子的運動為簡諧運動。 5