(全國通用版)2019版高考物理一輪復習 選考部分 第一章 波 課時分層作業(yè) 三十九 1.1 機械振動.doc
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課時分層作業(yè) 三十九機 械 振 動(45分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分)1.(多選)下列說法正確的是()A.擺鐘走時快了必須調短擺長,才可能使其走時準確B.挑水時為了防止水從桶中蕩出,可以加快或減慢走路的步頻C.在連續(xù)均勻的海浪沖擊下,停在海面的小船上下振動,是共振現(xiàn)象D.部隊要便步通過橋梁,是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌E.較弱聲音可振碎玻璃杯,是因為玻璃杯發(fā)生了共振【解析】選B、D、E。擺鐘走時快了,說明擺鐘的周期變小了,根據(jù)T=2可知增大擺長L可以增大擺鐘的周期,A錯誤;挑水時為了防止水從桶中蕩出,可以改變走路的步頻,B正確;在連續(xù)均勻的海浪沖擊下,停在海面的小船上下振動,是受迫振動,C錯誤;部隊便步通過橋梁,不能產生較強的驅動力,就避免橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象,故D正確;當聲音頻率等于玻璃杯固有頻率時,杯子發(fā)生共振而破碎,E正確。【加固訓練】如圖所示,在一根張緊的繩子上掛幾個擺,其中A、B的擺長相等。當A擺振動的時候,通過張緊的繩子給B、C、D擺施加驅動力,使其余各擺做受迫振動。觀察B、C、D擺的振動發(fā)現(xiàn)()A.C擺的頻率最小B.D擺的周期最大C.B擺的擺角最大D.B、C、D的擺角相同【解析】選C。由A擺擺動從而帶動其他3個單擺做受迫振動,受迫振動的頻率等于驅動力的頻率,故其他各擺振動周期跟A擺相同,頻率也相等,故A、B錯誤;受迫振動中,當固有頻率等于驅動力頻率時,出現(xiàn)共振現(xiàn)象,振幅達到最大,由于B擺的固有頻率與A擺的相同,故B擺發(fā)生共振,振幅最大,故C正確,D錯誤。2.(多選)(2018濟南模擬)甲、乙兩彈簧振子,振動圖象如圖所示,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=12E.振子甲加速度為零時,振子乙速度最大【解析】選C、D、E。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甲f乙=12,D選項正確;彈簧振子周期與振子質量、彈簧勁度系數(shù)k有關,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力(F=-kx)的最大值之比F甲F乙不一定為21,所以B錯誤;由簡諧運動的特點可知,在振子到達平衡位置時位移為零,速度最大;在振子到達最大位移處時,速度為零,從圖象中可以看出,在振子甲到達最大位移處時,振子乙恰好到達平衡位置,所以C正確,同理E也正確。3.(多選)(2018唐山模擬)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動。以豎直向上為正方向,物塊簡諧運動的表達式為y=0.1sin(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 ()A.h=1.7 mB.簡諧運動的周期是0.8 sC.0.6 s內物塊運動的路程為0.2 mD.t=0.4 s時,物塊與小球運動方向相反E.物塊的振幅為0.1 m【解題指導】由物塊簡諧運動的表達式可知物塊運動的振幅A、周期T以及t時刻的具體位置,再結合自由落體運動判斷兩者運動的關系。【解析】選A、B、E。由物塊簡諧運動的表達式y(tǒng)=0.1sin(2.5t)m知,A=0.1 m,=2.5 rad/s,T= s=0.8 s,選項B、E正確;t=0.6 s時,y=-0.1 m,對小球:h+|y|=gt2,解得h=1.7 m,選項A正確;物塊0.6 s內路程為0.3 m,t=0.4 s時,物塊經過平衡位置向下運動,與小球運動方向相同,故選項C、D錯誤。4.(多選)(2018石家莊模擬)一個質點做簡諧運動的圖象如圖所示,下列說法正確的是()A.質點振動的頻率為4 HzB.在10 s內質點經過的路程是20 cmC.在5 s末,質點的速度為零,加速度最大D.t=1.5 s和t=2.5 s兩個時刻質點的位移和速度方向都相反E.t=1.5 s和t=4.5 s兩時刻質點的位移大小相等,都是 cm【解析】選B、C、E。由圖象可知,質點振動的周期為4 s,故頻率為0.25 Hz,選項A錯誤;在10 s內質點振動了2.5個周期,經過的路程是10 A=20 cm,選項B正確;在5 s末,質點處于正向最大位移處,速度為零,加速度最大,選項C正確;t=1.5 s和t=2.5 s兩個時刻的速度方向相同,故D錯誤;由圖象可得振動方程是x=2sin(t) cm,將t=1.5 s和t=4.5 s代入振動方程得x= cm,選項E正確。5.(多選)如圖所示,曲軸上掛一個彈簧振子,轉動搖把,曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把,讓振子自由振動,測得其頻率為2 Hz?,F(xiàn)勻速轉動搖把,轉速為240 r/min。則()A.當振子穩(wěn)定振動時,它的振動周期是0.5 sB.當振子穩(wěn)定振動時,它的振動頻率是4 HzC.當轉速增大時,彈簧振子的振幅增大D.當轉速減小時,彈簧振子的振幅增大E.振幅增大的過程中,外界對彈簧振子做正功【解析】選B、D、E。搖把勻速轉動的頻率f=n= Hz=4 Hz,周期T=0.25 s,當振子穩(wěn)定振動時,它的振動周期及頻率均與驅動力的周期及頻率相等,A錯誤,B正確;當轉速減小時,其頻率將更接近振子的固有頻率2 Hz,彈簧振子的振幅將增大,C錯誤,D正確;外界對彈簧振子做正功,系統(tǒng)機械能增大,振幅增大,故E正確。6.(多選)(2018焦作模擬)一個質點經過平衡位置O,在A、B間做簡諧運動,如圖(a)所示,它的振動圖象如圖(b)所示,設向右為正方向,下列說法正確的是 ()A.OB=5 cmB.第0.2 s末質點的速度方向是AOC.第0.4 s末質點的加速度方向是AOD.第0.7 s末時質點位置在O點與A點之間E.在4 s內完成5次全振動【解析】選A、C、E。由圖(b)可知振幅為5 cm,則OB=OA=5 cm,A項正確;由圖可知00.2 s內質點從B點向O點運動,第0.2 s末質點的速度方向是BO,B項錯誤;由圖可知第0.4 s末質點運動到A點處,則此時質點的加速度方向是AO,C項正確;由圖可知第0.7 s末時質點位置在O點與B點之間,D項錯誤;由圖(b)可知周期T=0.8 s,則在4 s內完成全振動的次數(shù)為=5,E項正確。7.(多選)(2018濟寧模擬)如圖甲所示的彈簧振子(以O點為平衡位置在B、C間振動),取水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移的正方向,得到如圖乙所示的振動曲線,由曲線所給的信息可知,下列說法正確的是()A.t=0時,振子處在B位置B.振子運動的周期為4 sC.t=4 s時振子對平衡位置的位移為10 cmD.t=2.5 s時振子對平衡位置的位移為5 cmE.如果振子的質量為0.5 kg,彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm,則振子的最大加速度大小為 400 m/s2【解析】選A、B、E。由圖乙可知,振子做簡諧振動的振幅為10 cm,其周期T=4 s,t=0和t=4 s時,振子在負的最大位置,即圖甲中的B位置。由于振子做變速運動,故t=2.5 s時,振子的位移應大于5 cm,故選項A、B正確,C、D錯誤,由a=-可知,振子的最大加速度為400 m/s2,選項E正確。【加固訓練】(多選)如圖所示,把能在絕緣光滑水平面上做簡諧運動的彈簧振子放在水平向右的勻強電場中,小球在O點時,彈簧處于原長,A、B為關于O對稱的兩個位置,現(xiàn)在使小球帶上負電,并讓小球從B點靜止釋放,那么下列說法不正確的是()A.小球仍然能在A、B間做簡諧運動,O點是其平衡位置B.小球從B運動到A的過程中,動能一定先增大后減小C.小球仍然能做簡諧運動,但其平衡位置不在O點D.小球不可能再做簡諧運動E.小球從B點運動到A點,其動能的增加量一定等于電勢能的減少量【解析】選A、B、D。小球在勻強電場中受到水平向左的電場力,設該電場力大小為F0,小球合力為零的位置應該在O點左側,設為O1,設O1、O點的間距為x0,彈簧勁度系數(shù)為k,則F0=kx0;取水平向右為正方向,當小球從O1點向右運動的位移為x時,回復力F=-F0+k(x0-x)=-kx,所以小球會以O1點為平衡位置做簡諧運動,選項A、D錯誤,C正確;因為不知道A點與平衡位置O1點的位置關系,所以不能確定小球從B運動到A的過程中,動能如何變化,選項B錯誤;小球做簡諧運動的過程中,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點運動到A點,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E正確。二、非選擇題(本題共4小題,共58分。需寫出規(guī)范的解題步驟)8.(12分)(2018哈爾濱模擬)有兩個同學利用假期分別去參觀北大和南大的物理實驗室,各自在那里利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周期T與擺長l的關系”,他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù),并由計算機繪制了T2-l圖象,如圖甲所示,去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是(選填“A”或“B”)。另外,在南大做探究的同學還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖象(如圖乙所示),由圖可知,兩單擺擺長之比=。在t=1 s時,b球振動的方向是。【解析】由單擺的周期公式T=2得:T2=l,即圖象的斜率k=,重力加速度越大,斜率越小,我們知道北京的重力加速度比南京的大,所以去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是B;從題圖乙可以得出Tb=1.5Ta,由T=2知,兩單擺擺長之比=;從題圖乙可以看出,t=1 s時b球正在向負最大位移處運動,所以b球的振動方向沿y軸負方向。答案:B沿y軸負方向9.(12分)(2015天津高考)某同學利用單擺測量重力加速度。(1)(多選)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是。A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線C.實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動D.擺長一定的情況下,擺的振幅盡量大(2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1 m的單擺。實驗時,由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點,測出單擺的周期T1;然后保持懸點位置不變,設法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標記點,并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標記點之間的距離L。用上述測量結果,寫出重力加速度的表達式g=?!窘馕觥?1)為了使測量誤差盡量小,組裝擺球須用密度較大、直徑較小的擺球和不易伸長的細線,故選項A錯誤,選項B正確;單擺的擺球必須在同一豎直面內擺動,以減少實驗誤差,故選項C正確;單擺的擺角比較小,在擺長一定的情況下擺的振幅不能太大,故選項D錯誤。(2)設單擺的擺球半徑為r,實驗時標記點到懸點的距離為l,由單擺的周期公式可知,T1=2、T2=2,且l1-l2=L,解得g=。答案:(1)B、C(2)10.(16分)有兩列簡諧橫波a、b在同一介質中分別沿x軸正方向和負方向傳播。兩列波在t=0時刻的波形曲線如圖所示,已知a波的周期Ta=1 s。求:(1)兩列波的傳播速度。(2)從t=0時刻開始,最短經過多少時間x=1.0 m的質點偏離平衡位置的位移為0.16 m?【解題指導】(1)兩列性質相同的簡諧橫波a、b在同一介質中傳播時波速是相同的,讀出a的波長,可求出波速。(2)運用波形平移法可求出a波的波峰傳播到x=1.0 m的質點經歷的時間通項和b波的波峰傳播到x=1.0 m的質點經歷的時間通項?!窘馕觥?1)由圖可知a、b兩列波的波長分別為:a=2.5 m,b=4.0 m兩列波在同種介質中的傳播速度相同:v=2.5 m/s(2)a波的波峰傳播到x=1.0 m的質點經歷的時間:ta=b波的波峰傳播到x=1.0 m的質點經歷的時間:tb=又ta=tb=t聯(lián)立解得:5m-8n=1(式中m、n均為正整數(shù))分析可知,當m=5、n=3時,x=1.0 m的質點偏離平衡位置的位移為0.16 m時經過的時間最短。將m=5代入t=解得:t=5.4 s答案:(1)2.5 m/s(2)5.4 s11.(18分)(2018鄭州模擬)如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,C為弧形槽最低點,R。甲球從弧形槽的球心處自由下落,乙球從A點由靜止釋放,問:(1)兩球第1次到達C點的時間之比。(2)若在圓弧的最低點C的正上方h處由靜止釋放小球甲,讓其自由下落,同時將乙球從圓弧左側由靜止釋放,欲使甲、乙兩球在圓弧最低點C處相遇,則甲球下落的高度h是多少?【解析】(1)甲球做自由落體運動R=g,所以t1=,乙球沿圓弧做簡諧運動(由于R,可認為擺角5)。此運動與一個擺長為R的單擺運動模型相同,故此等效擺長為R,因此乙球第1次到達C處的時間為t2=T=2=,所以t1t2=。(2)甲球從離弧形槽最低點h高處自由下落,到達C點的時間為t甲=,由于乙球運動的周期性,所以乙球到達C點的時間為t乙=+n=(2n+1)(n=0,1,2,),由于甲、乙在C點相遇,故t甲=t乙,聯(lián)立解得h=(n=0,1,2,)。答案:(1)(2)(n=0,1,2,)- 配套講稿:
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