高考物理一轮总复习 第十二章 振动和波 光 相对论（选修34） 第34讲 机械振动课时达标

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求第34讲 机械振动 解密考纲考查简谐运动的表达式和图象，单摆的周期公式的应用，受迫振动和共振的概念的理解和应用1(多选)(2016江西教育协作体第二次联调)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是(ABD)A甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大C甲摆的机械能比乙摆大D在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆解析：振幅可从题图上看出甲摆大，故B项对且两摆周期相等，则摆长相等，因质量关系不明确，无法比较机械能t0.5 s时乙摆球在负的最大位移处，故有正向最大加速度，所以正确答案为A、B、D三项2公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T.取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t0，其振动图象如图所示，则( C )AtT时，货物对车厢底板的压力最大BtT时，货物对车厢底板的压力最小CtT时，货物对车厢底板的压力最大DtT时，货物对车厢底板的压力最小解析：物体对车厢底板的压力与物体受到的支持力大小相等当物体的加速度向上时，支持力大于重力；当物体的加速度向下时，支持力小于重力tT时，货物向下的加速度最大，货物对车厢底板的压力最小tT时，货物的加速度为零，货物对车厢底板的压力等于重力大小tT时，货物向上的加速度最大，则货物对车厢底板的压力最大3如图所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，弹簧的劲度系数为k.当连接A、B的绳突然断开后，物体A将在竖直方向上做简谐运动，则A振动的振幅为( A )ABCD解析：物体A振动的平衡位置弹簧弹力和A物体重力相等物体B将A拉至平衡位置以下最大位移x处，故A振动的振幅为，A项正确4(多选)(2014山东卷)一列简谐横波沿直线传播以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9 m以下判断正确的是(AB)A波长为1.2 mB波源起振方向沿y轴正方向C波速大小为0.4 m/sD质点A的动能在t4 s时最大解析：由图可知波源起振后3 s质点A开始振动，故波速大小v0.3 m/s，C项错误；由图知波的周期即质点A的振动周期T4 s，故该波的波长vT1.2 m，A项正确；因介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，故由图知B项正确；由图知t4 s时质点A处于正向最大位移处，此时质点A的速度为零、动能为零，故D项错误5(多选)一个质点在平衡位置O点附近做机械振动若从O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运动，又经过2 s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是(CD)A8 sB4 sC14 sD s解析：设图中a、b两点为质点振动过程的最大位移处，若开始计时时刻，质点从O点向右运动，OM运动过程历时3 s，MbM运动过程历时2 s，显然，4 s，T16 s质点第三次经过M点还需要的时间t3T2 s(162) s14 s，故选项C正确若开始计时时刻，质点从O点向左运动，OaOM运动过程历时3 s，MbM运动过程历时2 s，显然，4 s，T s质点第三次经过M点还需要的时间t3T2 s s s，故选项D正确综上所述，正确答案是C、D6(多选)一砝码和一轻质弹簧构成弹簧振子，如图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示若用T0表示弾簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(AC)A由图线可知T04 sB由图线可知T08 sC当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小解析：由图可知弹簧振子的固有周期T04 s，故A选项正确，B选项错误；根据受迫振动的特点：当驱动力的周期与系统的固有周期相同时发生共振，振幅最大；当驱动力的周期与系统的固有周期相差越多时，受迫振动物体振动稳定后的振幅越小，故C选项正确，D选项错误7(多选)如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直于纸面的平面内振动，接着其余各摆也开始振动下列说法中正确的是(AB)A各摆的振动周期与a摆相同B各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大C各摆的振动周期不同，c摆的周期最长D各摆均做自由振动解析：a摆做的是自由振动，周期就等于a摆的固有周期，其余各摆均做受迫振动，所以振动周期均与a摆相同. c摆与a摆的摆长相同，所以c摆所受驱动力的频率与其固有频率相等，这样c摆与a摆产生共振，故c摆的振幅最大8如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：(1)写出该振子简谐运动的表达式(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？解析：(1)由振动图象可得：振幅A5 cm，周期T4 s，初相0，则 rad/s，故该振子做简谐运动的表达式为：x5sin t(cm)(2)由图可知，在t2 s时振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大当t3 s时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值(3)振子经过一个周期位移为零，路程为54 cm20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m.答案： (1)x5sin t(cm)(2)见解析(3)05 m9在探究单摆周期与摆长关系的实验中，(1)关于安装仪器及测量时的一些实验操作，下列说法中正确的是( C )A用米尺测出摆线的长度，记为摆长lB先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，再将单摆悬挂在铁架台上C使摆线偏离竖直方向某一角度(接近5)，然后由静止释放摆球D测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期(2)实验测得的数据如下表所示：次数12345摆长l/cm80.0090.00100.00110.00120.0030次全振动时间t/s53.856.960.062.865.7振动周期T/s1.791.902.002.092.19振动周期的平方T2/s23.203.614.004.374.80请将测量数据标在下图中，并在图中作出T2随l变化的关系图象(3)根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是成正比；(4)根据图象，可求得当地的重力加速度