(浙江選考)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 機(jī)械振動 機(jī)械波 第1講 機(jī)械振動學(xué)案.docx
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第1講 機(jī)械振動 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 考試要求 說明 簡諧運(yùn)動 b 1.不要求理解“相位”的概念. 2.不要求定量討論速度和加速度的變化. 3.不要求根據(jù)簡諧運(yùn)動回復(fù)力的表達(dá)式證明物體做簡諧運(yùn)動. 4.不要求掌握證明單擺在擺角很小的情況下做簡諧運(yùn)動的方法. 5.不要求解決鐘表快慢的調(diào)整問題. 簡諧運(yùn)動的描述 c 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量 b 單擺 c 外力作用下的振動 b 一、簡諧運(yùn)動的描述 描述簡諧運(yùn)動的物理量 物理量 定義 意義 位移 由平衡位置指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段 描述質(zhì)點(diǎn)振動中某時(shí)刻的位置相對于平衡位置的位移 振幅 振動物體離開平衡位置的最大距離 描述振動的強(qiáng)弱和能量 周期 振動物體完成一次全振動所需時(shí)間 描述振動的快慢,兩者互為倒數(shù):T= 頻率 振動物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動的次數(shù) 二、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量 1.回復(fù)力 (1)方向:總是指向平衡位置. (2)來源:屬于效果力,可以是某一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力. 2.能量特點(diǎn) 彈簧振子運(yùn)動的過程就是動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程. (1)在最大位移處,勢能最大,動能為零. (2)在平衡位置處,動能最大,勢能最小. (3)在簡諧運(yùn)動中,振動系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. 自測1 (多選)關(guān)于簡諧運(yùn)動的理解,下列說法中正確的是( ) A.簡諧運(yùn)動是勻變速運(yùn)動 B.周期、頻率是表征物體做簡諧運(yùn)動快慢程度的物理量 C.簡諧運(yùn)動的回復(fù)力可以是恒力 D.彈簧振子每次經(jīng)過平衡位置時(shí),位移為零、動能最大 答案 BD 三、簡諧運(yùn)動的兩種模型 模型 彈簧振子 單擺 示意圖 簡諧運(yùn)動條件 (1)彈簧質(zhì)量可忽略 (2)無摩擦等阻力 (3)在彈簧彈性限度內(nèi) (1)擺線為不可伸縮的輕細(xì)線 (2)無空氣阻力 (3)最大擺角小于等于5 回復(fù)力 彈簧的彈力提供 擺球重力沿圓弧切線方向的分力 平衡位置 彈簧處于原長處 最低點(diǎn) 周期 與振幅無關(guān) T=2π 能量轉(zhuǎn)化 彈性勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 重力勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 自測2 下列有關(guān)回復(fù)力的說法中正確的是( ) A.回復(fù)力是指物體受到的指向平衡位置的恒力 B.回復(fù)力是指物體受到的合力 C.回復(fù)力是從力的作用效果命名的,可以是某個(gè)力的分力,也可以是幾個(gè)力的合力 D.回復(fù)力實(shí)質(zhì)上是向心力 答案 C 四、簡諧運(yùn)動的公式和圖象 1.運(yùn)動學(xué)表達(dá)式:x=Asin(ωt+φ0),其中A代表振幅,ω=2πf代表簡諧運(yùn)動的快慢,ωt+φ0代表簡諧運(yùn)動的相位,φ0叫做初相. 2.圖象 (1)從平衡位置開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=Asinωt,圖象如圖1甲所示. (2)從最大位移處開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=Acosωt,圖象如圖乙所示. 圖1 自測3 如圖2所示,彈簧振子在M、N之間做簡諧運(yùn)動.以平衡位置O為原點(diǎn),建立Ox軸.向右為x軸正方向.若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),則其振動圖象為( ) 圖2 答案 A 解析 開始計(jì)時(shí)時(shí)振子位于正向最大位移處向負(fù)方向做簡諧運(yùn)動,振動圖象為余弦函數(shù)圖象,A項(xiàng)對. 五、自由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較 振動 項(xiàng)目 自由振動 受迫振動 共振 受力情況 指向平衡位置的合力提供回復(fù)力 受驅(qū)動力作用 受驅(qū)動力作用 振動周期 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)動力的周期或頻率決定,即T=T驅(qū)或f=f驅(qū) T驅(qū)=T0或f驅(qū)=f0 振動能量 振動物體的機(jī)械能 不變 由產(chǎn)生驅(qū)動力的物 體提供 振動物體獲得的能量最大 自測4 (多選)如圖3所示,A球振動后,通過水平細(xì)繩迫使B、C振動,振動達(dá)到穩(wěn)定時(shí),下列說法中正確的是( ) 圖3 A.只有A、C的振動周期相等 B.C的振幅比B的振幅小 C.C的振幅比B的振幅大 D.A、B、C的振動周期相等 答案 CD 命題點(diǎn)一 簡諧運(yùn)動的規(guī)律 1.運(yùn)動學(xué)特征:簡諧運(yùn)動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比,而方向相反,簡諧運(yùn)動為變加速運(yùn)動,遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),x、F、a、Ep均增大,v、Ek均減小,靠近平衡位置時(shí)則相反. 2.對稱性特征: (1)如圖4所示,振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對稱的兩點(diǎn)P、P′(OP=OP′)時(shí),速度的大小、動能、勢能相等,相對于平衡位置的位移大小相等. 圖4 (2)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間,即tOP=tOP′. 3.能量特征:振動的能量包括動能Ek和勢能Ep,簡諧運(yùn)動過程中,系統(tǒng)動能與勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. 例1 (多選)如圖5所示的彈簧振子水平放置,忽略空氣阻力時(shí),它將在COB之間來回往復(fù)的做簡諧振動,其中O點(diǎn)為平衡位置,簡諧振動的振幅為A,彈簧的勁度系數(shù)為k,原長為L,彈簧振子的周期為T,小球質(zhì)量為m,且規(guī)定向右為位移的正方向.由此判斷下列說法正確的是( ) 圖5 A.振子在O點(diǎn),動能最大,勢能最小 B.從C到O,速度為負(fù)并且增大,從O到B,速度為正并且減小 C.從B到O,回復(fù)力為負(fù)并且減小,從O到C,回復(fù)力為正并且增大 D.若t=0時(shí)刻,小球在O點(diǎn)且向右運(yùn)動,則小球的位移時(shí)間關(guān)系為x=Asin(t) 答案 ACD 解析 從C到O時(shí),速度為正且增大,從O到B速度為正,并且減小,故B錯(cuò)誤. 變式1 一個(gè)彈簧振子做簡諧振動,若從平衡位置開始計(jì)時(shí),經(jīng)過3s時(shí),振子第一次到達(dá)P點(diǎn),又經(jīng)過2s第二次經(jīng)過P點(diǎn),則該彈簧振子的振動周期可能為( ) A.32s B.16s C.8s D.4s 答案 B 解析 如圖所示,a、b為最大位移處. 彈簧振子離開O點(diǎn)后,若向著P點(diǎn)運(yùn)動,即O→P歷時(shí)3s,之后P→b→P歷時(shí)2s,由對稱性可知,P→b歷時(shí)1s,故有O→P→b歷時(shí)4s,所以T=16s,B正確;若彈簧振子離開O點(diǎn)先向a運(yùn)動,然后到P,即O→a→O→P歷時(shí)3s,P→b歷時(shí)1s,故T=4s,所以T=s,A、C、D錯(cuò)誤. 變式2 (多選)如圖6所示,彈簧振子在B、C間振動,O為平衡位置,BO=OC=5cm,若振子從B到C的運(yùn)動時(shí)間是1s,則下列說法中正確的是( ) 圖6 A.振子從B經(jīng)O到C完成一次全振動 B.振動周期是2s,振幅是5cm C.經(jīng)過兩次全振動,振子通過的路程是20cm D.從B開始經(jīng)過3s,振子通過的路程是30cm 答案 BD 解析 振子從BOC僅完成了半次全振動,所以周期T=21s=2s,振幅A=BO=5cm,故A錯(cuò)誤,B正確;振子在一次全振動中通過的路程為4A=20cm,所以兩次全振動中通過的路程為40cm,3s的時(shí)間為1.5T,所以振子通過的路程為30cm,故C錯(cuò)誤,D正確. 變式3 (多選)某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動,其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=10sin (t) cm,則下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的說法中正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振幅為10cm B.質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的周期為4s C.在t=4s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度最大 D.在t=4s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移最大 答案 AC 解析 由x=10sin (t) cm知振幅為10cm,又ω=rad/s,則周期T==8s,故A正確,B錯(cuò)誤;t=4s時(shí),x=0,速度最大,故C正確,D錯(cuò)誤. 命題點(diǎn)二 簡諧運(yùn)動的圖象 1.振動圖象提供的信息 (1)由圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)振動的振幅、周期. (2)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移. (3)可以確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動方向. (4)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度和速度的方向. (5)能夠比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度的大?。? 2.振動圖象的分析方法 (1)首先,要理解位移—時(shí)間圖象的意義,明確切線斜率的大小等于速度的大小,切線斜率的正負(fù)表示速度的方向. (2)其次,要把位移—時(shí)間圖象與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動過程聯(lián)系起來,圖象上的一個(gè)點(diǎn)表示振動中的一個(gè)狀態(tài)(位置、振動方向等),圖象上的一段對應(yīng)振動的一個(gè)過程. (3)解題關(guān)鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動方向,讀出振幅、周期,算出簡諧運(yùn)動的路程和位移. 例2 (多選)(2016浙江4月選考15)擺球質(zhì)量相等的甲、乙兩單擺懸掛點(diǎn)高度相同,其振動圖象如圖7所示.選懸掛點(diǎn)所在水平面為重力勢能的參考面,由圖可知( ) 圖7 A.甲、乙兩單擺的擺長之比是 B.ta時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺角相等 C.tb時(shí)刻甲、乙兩單擺的勢能差最大 D.tc時(shí)刻甲、乙兩單擺的速率相等 答案 AC 變式4 (多選)(2018嘉興市期末)如圖8所示為一質(zhì)點(diǎn)的振動圖象,曲線滿足正弦變化規(guī)律,則下列說法中正確的是( ) 圖8 A.該振動為簡諧運(yùn)動 B.該振動的振幅為10cm C.前0.08s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移為20cm D.0.04s末,質(zhì)點(diǎn)的振動方向沿x軸負(fù)方向 答案 AD 解析 題圖圖象表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律,是簡諧運(yùn)動,故A正確;由題圖知,振幅為5cm,故B錯(cuò)誤;由題圖知周期T=0.08s,故在0.08s末,質(zhì)點(diǎn)又回到平衡位置.前0.08s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移為0cm,故C錯(cuò)誤;由振動規(guī)律知,0.04s末質(zhì)點(diǎn)的振動方向沿x軸負(fù)方向,故D正確. 變式5 (多選)如圖9是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移-時(shí)間圖象(水平方向?yàn)閤軸,豎直方向?yàn)閠軸),下列關(guān)于該圖象的說法正確的是( ) 圖9 A.該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是建立在彈簧振子小球的平衡位置 B.從圖象可以看出小球在振動過程中是沿t軸方向移動的 C.為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移,讓底片沿垂直x軸方向勻速運(yùn)動 D.圖象隨時(shí)間的推移而發(fā)生平移 答案 AC 解析 由題圖看出,彈簧振子在x軸方向做簡諧運(yùn)動,小球并不是沿t軸方向移動,由對稱性可知,該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是建立在彈簧振子小球的平衡位置,故A正確,B錯(cuò)誤;類似于沙擺實(shí)驗(yàn),為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移,讓底片沿垂直x軸方向勻速運(yùn)動,故C正確;圖象反映了小球的位移隨時(shí)間變化的情況,圖象不隨時(shí)間的推移而發(fā)生平移,故D錯(cuò)誤. 變式6 (多選)小明在實(shí)驗(yàn)室做單擺實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖10甲所示的單擺振動情形,O是它的平衡位置,B、C是擺球所能到達(dá)的左右最遠(yuǎn)位置.小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況繪制了單擺的振動圖象如圖乙所示,若圖中單擺向右擺動為正方向,g=π2m/s2,則下列選項(xiàng)正確的是( ) 圖10 A.此單擺的振動頻率是0.5Hz B.根據(jù)圖乙可知開始計(jì)時(shí)時(shí)擺球在C點(diǎn) C.圖中P點(diǎn)向正方向振動 D.根據(jù)已知數(shù)據(jù)可以求得此單擺的擺長為1.0m 答案 AD 解析 由題圖乙知周期T=2.0s,則頻率f==0.5Hz,所以A正確;由題圖乙可知,t=0時(shí)刻擺球在負(fù)向最大位移處,所以開始時(shí)擺球在B點(diǎn),所以B錯(cuò)誤;根據(jù)振動圖象可知P點(diǎn)應(yīng)該向負(fù)方向振動,所以C錯(cuò)誤;由T=2π,得l==1.0m,D正確. 命題點(diǎn)三 外力作用下的振動 1.共振曲線 如圖11所示,橫坐標(biāo)為驅(qū)動力頻率f,縱坐標(biāo)為振幅A,它直觀地反映了驅(qū)動力頻率對某固有頻率為f0的振動系統(tǒng)受迫振動振幅的影響,由圖可知,f與f0越接近,振幅A越大;當(dāng)f=f0時(shí),振幅A最大. 圖11 2.受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化 做受迫振動的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換. 例3 (多選)(2018金華十校聯(lián)考)如圖12所示為一個(gè)單擺在地面上做受迫振動的共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系),則( ) 圖12 A.此單擺的固有周期約為2s B.此單擺的擺長約為1m C.若擺長增大,單擺的固有頻率增大 D.若擺長增大,共振曲線的峰將右移 答案 AB 解析 單擺做受迫振動,振動頻率與驅(qū)動力頻率相等;當(dāng)驅(qū)動力頻率等于固有頻率時(shí),發(fā)生共振,則固有頻率為0.5Hz,周期為2s,故A正確;由公式T=2π,可得L≈1m,故B正確;若擺長增大,單擺的固有周期增大,則固有頻率減小,故C錯(cuò)誤;若擺長增大,則固有頻率減小,所以共振曲線的峰將向左移動,故D錯(cuò)誤. 變式7 (多選)如圖13所示是單擺做阻尼運(yùn)動的位移-時(shí)間圖線,下列說法中正確的是( ) 圖13 A.?dāng)[球在P與N時(shí)刻的勢能相等 B.?dāng)[球在P與N時(shí)刻的速度方向相同 C.?dāng)[球在P與N時(shí)刻的機(jī)械能相等 D.?dāng)[球在運(yùn)動過程中機(jī)械能越來越小 答案 AD 解析 擺球在P與N時(shí)刻位移大小相等即單擺所處高度相同,則重力勢能相同,故A正確;擺球在P與N時(shí)刻都是向平衡位置運(yùn)動,速度的方向相反,故B錯(cuò)誤;由于阻力影響,單擺要克服阻力做功,在運(yùn)動過程中機(jī)械能一直逐漸減小,故N時(shí)刻的機(jī)械能小于P時(shí)刻的機(jī)械能,C錯(cuò)誤,D正確. 變式8 (多選)蜘蛛會根據(jù)絲網(wǎng)的振動情況感知是否有昆蟲“落網(wǎng)”,若絲網(wǎng)的固有頻率為200Hz,下列說法正確的是( ) A.“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率越大,絲網(wǎng)的振幅越大 B.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率低于200Hz時(shí),絲網(wǎng)不振動 C.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的周期為0.005s時(shí),絲網(wǎng)的振幅最大 D.昆蟲“落網(wǎng)”時(shí),絲網(wǎng)振動的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率決定 答案 CD 解析 根據(jù)共振的條件可知,系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時(shí),系統(tǒng)達(dá)到共振,振幅達(dá)到最大,故A、B錯(cuò)誤; 當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的周期為0.005s時(shí),其頻率:f==Hz=200Hz,與絲網(wǎng)的固有頻率相等,所以絲網(wǎng)的振幅最大,故C正確;受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,所以昆蟲“落網(wǎng)”時(shí),絲網(wǎng)振動的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率決定,故D正確. 變式9 (多選)如圖14所示,曲軸上掛一個(gè)彈簧振子,轉(zhuǎn)動搖把,曲軸可帶動彈簧振子上下振動.開始時(shí)不轉(zhuǎn)動搖把,讓振子自由振動,測得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把,轉(zhuǎn)速為240r/min.則( ) 圖14 A.當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí),它的振動周期是0.5s B.當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí),它的振動頻率是4Hz C.當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí),彈簧振子的振幅增大 D.當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí),彈簧振子的振幅增大 答案 BD 解析 由240r/min=4 r/s知,T=0.25s,則f=4Hz,當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí),它的振動周期及頻率均與驅(qū)動力的周期及頻率相等,A錯(cuò)誤,B正確.當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí),其頻率將更接近振子的固有頻率2Hz,彈簧振子的振幅將增大,C錯(cuò)誤,D正確. 1.(多選)(2018書生中學(xué)月考)對做簡諧運(yùn)動的物體,下列說法正確的是( ) A.每次通過同一位置時(shí),其速度不一定相同,但加速度一定相同 B.通過平衡位置時(shí),速度為零,加速度最大 C.每次通過平衡位置時(shí),加速度相同,速度也一定相同 D.若位移為負(fù)值,則速度不一定為正值,加速度一定為正值 答案 AD 解析 物體每次通過同一位置時(shí),其速度不一定相同,但加速度一定相同,A正確;物體通過平衡位置時(shí),速度最大,加速度為零,B錯(cuò)誤;物體每次通過平衡位置時(shí),加速度為零,速度不一定相同,C錯(cuò)誤;若位移為負(fù)值,根據(jù)a=-,則加速度一定為正值,物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)速度方向?yàn)樨?fù)值,D正確. 2.做簡諧運(yùn)動的單擺擺長不變,若擺球質(zhì)量減小為原來的,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)速度增大為原來的2倍,則單擺振動的( ) 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 答案 C 3.(多選)物體做阻尼振動過程中,它的( ) A.周期越來越小 B.振幅越來越小 C.機(jī)械能越來越小 D.頻率越來越小 答案 BC 解析 周期和頻率是由物體本身的性質(zhì)決定的,即使做阻尼振動,周期和頻率也不變,故A、D錯(cuò)誤;由題意可知,物體做阻尼振動,即振子振動的幅度逐漸減小,根據(jù)能量守恒定律可知,由于存在阻力做功,所以機(jī)械能越來越小,故B、C正確. 4.(多選)一彈簧振子A的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y=0.1sin (2.5πt),位移y的單位為m,時(shí)間t的單位為s.則( ) A.彈簧振子的振幅為0.2m B.彈簧振子的周期為1.25s C.在t=0.2s時(shí),振子的運(yùn)動速度為零 D.質(zhì)點(diǎn)在0.1s末與0.3s末的位移相同 答案 CD 解析 由題意可知,振幅A=0.1m,周期T==s=0.8s,故A、B錯(cuò)誤;在t=0.2s時(shí),振子的位移最大,速度為零,故C正確;表達(dá)式對應(yīng)的振動圖象如圖所示,根據(jù)圖象的對稱性,質(zhì)點(diǎn)在0.1s末與0.3s末的位移相同,故D正確. 5.某彈簧振子沿x軸的簡諧運(yùn)動圖象如圖1所示,下列描述正確的是( ) 圖1 A.t=1s時(shí),振子的速度為零,加速度為負(fù)的最大值 B.t=2s時(shí),振子的速度為負(fù),加速度為正的最大值 C.t=3s時(shí),振子的速度為負(fù)的最大值,加速度為零 D.t=4s時(shí),振子的速度為正,加速度為負(fù)的最大值 答案 A 解析 t=1s時(shí),振子位于正向位移最大處,速度為零,加速度為負(fù)向最大,故A正確;t=2s時(shí),振子位于平衡位置并向x軸負(fù)方向運(yùn)動,速度為負(fù)向最大,加速度為零,故B錯(cuò)誤;t=3s時(shí),振子位于負(fù)向位移最大處,速度為零,加速度為正向最大,故C錯(cuò)誤;t=4s時(shí),振子位于平衡位置并向x軸正方向運(yùn)動,速度為正向最大,加速度為零,故D錯(cuò)誤. 6.質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動,其位移x與時(shí)間t的關(guān)系曲線如圖2所示,由圖可知( ) 圖2 A.振幅為4cm,頻率為0.25Hz B.t=1s時(shí)速度為零,但質(zhì)點(diǎn)所受合外力最大 C.t=2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)具有正方向最大加速度 D.該質(zhì)點(diǎn)的振動方程為x=2sin (t) cm 答案 C 7.(多選)如圖3甲所示,O是單擺的平衡位置,B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置.此單擺振動圖象如圖乙所示,則( ) 圖3 A.單擺振幅是16cm B.單擺擺長約為1m C.?dāng)[球經(jīng)過O點(diǎn)加速度不為零 D.振幅減小,周期也減小 答案 BC 8.(多選)一彈簧振子做簡諧運(yùn)動,它所受的回復(fù)力F隨時(shí)間t變化的圖線為正弦曲線,如圖4所示,下列說法錯(cuò)誤的是( ) 圖4 A.在0~2s時(shí)間內(nèi),彈簧振子做加速運(yùn)動 B.在t1=3s和t2=5s時(shí)刻,彈簧振子的速度大小相等,方向相反 C.在t2=5s和t3=7s時(shí)刻,彈簧振子的位移大小相等,方向相同 D.在0~4s時(shí)間內(nèi),t=2s時(shí)刻彈簧振子所受回復(fù)力做功功率最大 答案 ABD 解析 在0~2s時(shí)間內(nèi),振子位移不斷增大,加速度不斷增大,速度不斷減小,做減速運(yùn)動,A錯(cuò)誤;3s與5s時(shí)刻速度大小相等,方向相同,B錯(cuò)誤;5s與7s時(shí)刻,所受彈簧彈力相同,彈簧振子位移大小相等,方向相同,C正確;t=2s時(shí)刻彈簧振子所受回復(fù)力最大而速度為零,做功功率為零,D錯(cuò)誤. 9.(多選)如圖5甲所示的彈簧振子(以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C間振動),取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移的正方向,得到如圖乙所示的振動曲線,由曲線所給信息可知,下列說法正確的是( ) 圖5 A.t=0時(shí),振子處在C位置 B.t=1.0s和t=1.4s振子的加速度相同 C.t=0.9s時(shí)振子具有正方向的最大速度 D.t=0.4s時(shí)振子相對平衡位置的位移為5cm 答案 BD 解析 由振動圖象可知t=0時(shí),振子的位移為負(fù)向最大,說明振子處于B位置,故A錯(cuò)誤.根據(jù)對稱性可知,t=1.0s和t=1.4s振子的位移相同,經(jīng)過同一位置,由a=-分析可知,t=1.0s和t=1.4s振子的加速度相同,故B正確.t=0.9s時(shí)振子經(jīng)過平衡位置,速度最大,根據(jù)x-t圖象的斜率表示速度,可知t=0.9s時(shí)刻振子的速度沿負(fù)方向,故C錯(cuò)誤.彈簧振子的周期為T=1.2s,振幅為A=10cm,振動方程為x=-Acost=-10cos (t) cm= -10cos (t) cm.將t=0.4s代入解得x=5cm,故D正確. 10.(多選)甲、乙兩位同學(xué)分別使用圖6a所示的同一套裝置觀察單擺做簡諧運(yùn)動時(shí)的振動圖象,已知二人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的單擺的擺長相同,落在木板上的細(xì)沙分別形成的曲線如圖b所示,下面關(guān)于兩圖線的說法中正確的是( ) 圖6 A.甲圖表示沙擺擺動的幅度較大,乙圖擺動的幅度較小 B.甲圖表示沙擺擺動的周期較大,乙圖擺動的周期較小 C.二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度關(guān)系v甲=2v乙 D.二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度關(guān)系v乙=2v甲 答案 AC 解析 由題圖b可知,甲的振動幅度較大,乙的振動幅度較小,故A正確;兩擺由于擺長相同,則由單擺的性質(zhì)可知,兩擺的周期相同,故B錯(cuò)誤;由題圖b可知,甲的時(shí)間為2T,乙的時(shí)間為4T,則由v=可知,二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度關(guān)系為v甲=2v乙,故C正確,D錯(cuò)誤. 11.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(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法,解決了這一問題,在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置配重桿的主要目的是( ) 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 答案 D 解析 飛機(jī)飛上天后,在氣流周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動,機(jī)翼越抖越厲害說明氣流驅(qū)動力的頻率與機(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,目的是通過改變機(jī)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(shí)現(xiàn)減振的目的,D選項(xiàng)正確. 12.(多選)2017年8月8日,四川九寨溝發(fā)生7.0級地震,導(dǎo)致很多房屋坍塌,就此事件,下列說法正確的有( ) A.所有建筑物振動周期相同 B.所有建筑物振幅相同 C.建筑物的振動周期由其固有周期決定 D.所有建筑物均做受迫振動 答案 AD 解析 所有建筑物均做受迫振動;達(dá)到穩(wěn)定后的振動周期是由驅(qū)動力的周期來決定的,而跟振動物體本身的固有周期無關(guān),由于不同建筑物固有頻率不盡相同,所以做受迫振動時(shí),它們的振幅不一定相等,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤. 13.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,若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固,則( ) 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=60Hz B.60Hz<f固<70Hz C.50Hz<f固≤60Hz D.以上三個(gè)都不對 答案 C 解析 從如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??; f驅(qū)與f固越接近,受迫振動的振幅越大.并可以從中看出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<f固≤60 Hz,即C正確. 14.(多選)如圖7所示,在光滑水平地面上一彈簧振子在A、B間做簡諧運(yùn)動,平衡位置為O,已知該振子的固有頻率為f=2Hz.振子在振動過程中,下列說法正確的是( ) 圖7 A.振子在O位置,動能最大,勢能最大 B.振子由A位置向O位置運(yùn)動,加速度減小,速度增大 C.振子由A位置向O位置運(yùn)動,振幅減小,機(jī)械能減小 D.如果施加一個(gè)f=2Hz的驅(qū)動力,該彈簧振子將發(fā)生共振現(xiàn)象 答案 BD 解析 振子在O點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能是0,動能最大,故A錯(cuò)誤;振子從A位置向O位置運(yùn)動過程中,位移減小,由a=-可知加速度減小,振子的速度增大,所以動能逐漸增大,但振幅不變,機(jī)械能不變,故B正確,C錯(cuò)誤;該振子的固有頻率為f=2Hz,如果施加一個(gè)f=2Hz的驅(qū)動力,根據(jù)共振的條件可知,該彈簧振子將發(fā)生共振現(xiàn)象,故D正確. 15.(多選)某處一單擺做簡諧運(yùn)動的振動方程為x=0.04cos (3.14t) m,關(guān)于該單擺的敘述下列說法正確的是( ) A.該單擺的擺長約為1m B.若該單擺被考察隊(duì)攜至珠穆朗瑪峰的頂端,則其擺動變慢 C.在t=1.2s時(shí)擺球正沿正方向做加速運(yùn)動,加速度正在減小 D.在0.25s時(shí)刻和1.25s時(shí)刻擺球沿相反方向經(jīng)過同一位置 答案 ABC 解析 單擺做簡諧運(yùn)動的振動方程為x=0.04cos (3.14t) m,則ω=3.14rad/s,該單擺的周期:T==s=2s.由T=2π得l==m≈1m,故A正確;若該單擺被考察隊(duì)攜至珠穆朗瑪峰的頂端,重力加速度減小,根據(jù)周期公式T=2π可知,該單擺的周期增大,其擺動變慢,故B正確;根據(jù)單擺做簡諧運(yùn)動的振動方程為x=0.04cos (3.14t) m,可知開始時(shí)擺球在正的最大位移處,在t=1.2s時(shí),T- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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