（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 考點(diǎn)強(qiáng)化練30 機(jī)械振動(dòng)

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1、考點(diǎn)強(qiáng)化練30　機(jī)械振動(dòng) 1.(多選)下列有關(guān)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是(　　) A.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)總機(jī)械能守恒 D.彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中,彈性勢(shì)能增加時(shí),彈簧的長(zhǎng)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(diǎn)為平衡位置,在A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。取向右為正方向,振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是(　　) 甲 乙 A.t=0.8 s時(shí),振子的速度方向向左 B.t=0.2 s時(shí),振子在O點(diǎn)右側(cè)6 cm

2、處 C.t=0.4 s和t=1.2 s時(shí),振子的加速度完全相同 D.t=0.4 s到t=0.8 s的時(shí)間內(nèi),振子的速度逐漸減小 3.(多選)某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=Asin t,則質(zhì)點(diǎn)(　　) 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(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段,飛機(jī)上天后不久,機(jī)翼很快就抖動(dòng)起來(lái),而且越抖越厲害,后來(lái)人們經(jīng)過(guò)了艱苦的探索,利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法,解決了這一問(wèn)題。在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置配重桿的主要目的是(　

3、　) A.加大飛機(jī)的慣性 B.使機(jī)體更加平衡 C.使機(jī)翼更加牢固 D.改變機(jī)翼的固有頻率 5.江蘇衛(wèi)視《最強(qiáng)大腦》曾經(jīng)播出過(guò)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬。用手指輕彈一只玻璃杯,可以聽(tīng)到清脆的聲音,測(cè)得這聲音的頻率為500 Hz,將這只玻璃杯放在一個(gè)大功率的聲波發(fā)聲器前,操作人員通過(guò)調(diào)整其發(fā)出的聲波,能使玻璃杯碎掉。下列說(shuō)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(shí)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O是平衡位置,B是OA'的中點(diǎn)。已知振子經(jīng)O向右第一次運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間為t1,經(jīng)B向右第一次運(yùn)動(dòng)到A'所用的時(shí)間為t2,以下說(shuō)法正確的是(　　) A.t1>t2 B.t1

5、.2 s和t=0.3 s時(shí)的動(dòng)能相等 8. 如圖所示,為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖線,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)不相等 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(shí)乙擺擺線張力最大 9.(多選)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在a、b兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。若從質(zhì)點(diǎn)在O點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)3 s質(zhì)點(diǎn)第一次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)(如圖所示);再繼續(xù)運(yùn)動(dòng),又經(jīng)過(guò)2 s它第二次經(jīng)過(guò)M點(diǎn);則該質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)還需要的時(shí)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(dòng)中的共振曲線,下列說(shuō)法中正

6、確的是(　　) A.若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長(zhǎng)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(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則兩次單擺的擺長(zhǎng)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(zhǎng)約為1 m D.若擺長(zhǎng)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(shí)具有負(fù)方向的最大加速度,則它的振動(dòng)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(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率

7、變化的關(guān)系,若該振動(dòng)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(dòng)力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動(dòng)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(shí)驗(yàn)室用如圖(1)所示的裝置研究單擺的運(yùn)動(dòng)。將單擺掛在力傳感器的下端,通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)記錄力傳感器測(cè)定單擺擺動(dòng)過(guò)程中擺線受到拉力大小的變化情況,以及單擺擺動(dòng)的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,保持單擺的最大擺角小于5°。 圖(1) 圖(2) (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,示數(shù)如圖(2)甲所示,該擺球的直徑d=　　　　 mm;? (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得擺長(zhǎng)為L(zhǎng),傳感器測(cè)得擺線的拉力F隨時(shí)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(diǎn),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(shí)釋放小球B、C,小球B和C均視為質(zhì)點(diǎn),問(wèn): (1)BC兩小球中哪個(gè)小球先到達(dá)A處? (2)上下移動(dòng)小球B,使兩小球B和C在A點(diǎn)相遇,小球B到A點(diǎn)的距離h應(yīng)滿足什么條件? 16. 兩根質(zhì)量均可不計(jì)的彈簧,勁度系數(shù)分別為k1、k2,它們與一個(gè)質(zhì)量為m的小球組成彈簧振子,靜止時(shí),兩彈簧均處于原長(zhǎng),如圖所示。試證明彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 考點(diǎn)強(qiáng)化練30　機(jī)械振動(dòng) 1.ACD　根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念可知,

10、做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,受到的回復(fù)力的方向總是指向平衡位置,選項(xiàng)A正確;回復(fù)力為零的位置是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(shí)加速度不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;水平彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)總機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C正確;彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中,彈性勢(shì)能增加時(shí),彈簧的長(zhǎng)度可能變短,選項(xiàng)D正確。 2.A　從t=0.8 s時(shí)起,再過(guò)一段微小時(shí)間,振子的位移為負(fù)值,因?yàn)槿∠蛴覟檎较?故t=0.8 s時(shí),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(shí),x=6 cm,故B錯(cuò)誤;t=0.4 s和t=1.2 s時(shí),振子的位移方向相反,

11、由a=知,加速度方向相反,C錯(cuò)誤;t=0.4 s到t=0.8 s的時(shí)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(cuò)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(gè)周期。根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象中的對(duì)稱性可知A、D選項(xiàng)正確。 4.D　飛機(jī)飛上天后,在氣流周期性驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),機(jī)翼越抖越厲害說(shuō)明氣流驅(qū)動(dòng)力頻率與機(jī)翼的固有頻率非常接近或相等。在機(jī)翼前緣處裝置配重桿,目的是通過(guò)改變機(jī)翼的質(zhì)量來(lái)改變其固有頻率,使驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相差較大,從而實(shí)現(xiàn)減震的目的,選項(xiàng)D正確。 5.D　由題知,用手指輕彈一只酒杯,

12、測(cè)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(shí),物體振動(dòng)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(guò)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(dòng)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(shí)速度減小,靠近平衡位置時(shí)速度增大可知,振子第一次從平衡位置運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的平均速度,而路程相等,則有t1

13、誤;周期為4(t1+t2),故D錯(cuò)誤。 7.BC　A、B兩處位移相同,速度大小相等,但方向相反,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;t=0.1 s和t=0.3 s質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移最大,方向相反,由F=-kx,a=-可知,選項(xiàng)B正確;t=0.2 s時(shí),物體通過(guò)平衡位置,速度最大,動(dòng)能最大;而t=0.3 s時(shí),速度為零,動(dòng)能最小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.B　由圖看出,兩單擺的周期相同,同一地點(diǎn),g相同,由單擺的周期公式T=2π得知,甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)L相等,故A錯(cuò)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(zhǎng)也相等,但由于兩擺的質(zhì)量未知,

14、所以無(wú)法比較機(jī)械能的大小,故C錯(cuò)誤;在t=0.5 s時(shí),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(cuò)誤。 9.CD　若開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng),O→M過(guò)程歷時(shí)3 s,M→b→M運(yùn)動(dòng)過(guò)程歷時(shí)2 s,顯然,=4 s,T=16 s,質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)還需要的時(shí)間Δt3=(T-2) s=(16-2) s=14 s,C正確;若開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng),O→a→O→M運(yùn)動(dòng)過(guò)程歷時(shí)3 s,M→b→M運(yùn)動(dòng)過(guò)程歷時(shí)2 s,顯然,=4 s,T= s,質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)還需要的時(shí)間Δt3'=(T-2) s=-2 s= s,D正確。 10.ABC　若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上

15、進(jìn)行,因?yàn)閳D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(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行的,則重力加速度相等,因?yàn)楣逃蓄l率比為2∶5,則固有周期比為5∶2,根據(jù)T=2π,知擺長(zhǎng)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(cuò)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(shí)(即t=0時(shí))振子在正向最大位移處,即sin φ0=1,得φ0=,故振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方程為x=8×10-3si

16、n m,選項(xiàng)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(dòng)的振幅越小;f驅(qū)與f固越接近,受迫振動(dòng)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(shí),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(gè)周期,拉力F會(huì)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(diǎn)　(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(shí)間為,則tC=T=×2π B球做自由落體運(yùn)動(dòng),則R= 則tB= 因?yàn)?tC>tB,故B球先到達(dá)A點(diǎn)。 (2)對(duì)C球:tC=(2n+1) 對(duì)B球:tB= 要使兩球在A點(diǎn)相遇,則tB=tC 解得h=π2(2n+1)2R(n=0,1,2,3,…)。 16.答案 證明過(guò)程見(jiàn)解析 解析 以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)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(shí)F合=F1+F2=0,當(dāng)振子離開(kāi)平衡位置時(shí),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(kāi)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(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 5