高考物理一轮复习 课时跟踪检测（四十八）机械振动.doc

课时跟踪检测（四十八） 机械振动1多选下列说法正确的是()a单摆运动到平衡位置时，回复力为零b只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率c水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能d单摆的周期随摆球质量的增大而增大e同一地点，两单摆的摆长相等时，周期也相等解析：选ace对于单摆，在平衡位置，所受到的回复力为零，a正确；受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与是否发生共振没有关系，b错误；振动能量是振动系统的动能和势能的总和，在平衡位置时弹性势能为零，故c正确；根据单摆的周期公式t2 可知，单摆的周期与摆球的质量无关，d错误，e正确。2做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的，摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍，则单摆振动的()a频率、振幅都不变b频率、振幅都改变c频率不变、振幅改变d频率改变、振幅不变解析：选c由单摆的周期公式t2 ，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅a是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，据动能公式可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，但质量减小，所以摆动最大高度增加，因此振幅改变，故a、b、d错误，c正确。3(2016北京高考)如图所示，弹簧振子在m、n之间做简谐运动。以平衡位置o为原点，建立ox轴，向右为x轴正方向。若振子位于n点时开始计时，则其振动图像为()解析：选a从振子位于n点开始计时，则在0时刻，振子位于正向最大位移处，分析振动图像可知选项a正确。4.如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为a的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中()a弹簧的最大弹性势能等于2mgab弹簧的弹性势能和物体动能总和不变c物体在最低点时的加速度大小应为2gd物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg解析：选a因物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，此时弹簧弹力等于零，物体的重力 mgf回ka，当物体在最低点时，弹簧的弹性势能最大等于2mga，a对；在最低点，由f回mgma知，c错；由f弹mgf回得f弹2mg，d错；由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变，b错。5多选一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是()a质点振动的频率为4 hzb在10 s内质点经过的路程是20 cmc在5 s末，质点的速度为零，加速度最大dt1.5 s和t2.5 s两个时刻质点的位移和速度方向都相反et1.5 s和t4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是 cm解析：选bce由题图可知，振幅a2 cm，周期t4 s，频率f0.25 hz，a错误；t10 s2.5t，故10 s内质点经过的路程s10a20 cm，b正确，t5 s时，质点位移最大，速度为零，加速度最大，c正确；t1.5 s和t2.5 s两个时刻的位移方向相反，但速度方向相同，d错误；由xasin t2sin t cm可知，t1.5 s和t4.5 s两个时刻的位移大小相等，都为 cm，e正确。6.多选有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图所示。下列关于图甲、乙、丙、丁的判断不正确的是(选项中v、f、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)()a甲可作为该物体的vt图像b乙可作为该物体的ft图像c丙可作为该物体的ft图像d丙可作为该物体的at图像e丁可作为该物体的at图像解析：选abe在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，故图乙可作为vt图像，a、b错误；由fkx可知，回复力的图像与位移图像的相位相反，故丙可作为ft图像，c正确；又由fma可知a与f的图像形状相同，丙可作为at图像，d正确，e错误。7多选关于受迫振动和共振，下列说法正确的是()a火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振b若驱动力的频率为5 hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5 hzc当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大d一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个e受迫振动系统的机械能守恒解析：选bcd火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，a错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5 hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为5 hz，b正确；由共振的定义可知，c正确；根据共振现象可知，d正确；受迫振动系统，驱动力做功，系统的机械能不守恒，e错误。8多选(2018鞍山模拟)弹簧振子做简谐运动，o为平衡位置，当它经过点o时开始计时，经过0.3 s，第一次到达点m，再经过0.2 s第二次到达点m，则弹簧振子的周期不可能为()a0.53 sb1.4 sc1.6 s d2 s e3 s解析：选bde如图甲所示，设o为平衡位置，ob(oc)代表振幅，振子从oc所需时间为。因为简谐运动具有对称性，所以振子从mc所用时间和从cm所用时间相等，故0.3 s0.4 s，解得t1.6 s；如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点b运动，设点m与点m关于点o对称，则振子从点m经过点b到点m所用的时间与振子从点m经过点c到点m所需时间相等，即0.2 s。振子从点o到点m、从点m到点o及从点o到点m所需时间相等，为 s，故周期为t0.5 s s0.53 s，所以周期不可能为选项b、d、e。9(2018温州十校联考)弹簧振子以o点为平衡位置，在b、c两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从o、b间的p点以速度v向b点运动；在t0.2 s时，振子速度第一次变为v；在t0.5 s时，振子速度第二次变为v。(1)求弹簧振子振动周期t；(2)若b、c之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程；(3)若b、c之间的距离为25 cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像。解析：(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得：t0.52 s1.0 s。(2)若b、c之间距离为25 cm，则振幅a25 cm12.5 cm，振子4.0 s内通过的路程s412.5 cm200 cm。(3)根据xasin t，a12.5 cm，2得x12.5sin (2t) cm。振动图像为答案：(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin (2t) cm图像见解析图10.如图所示，acb为光滑弧形槽，弧形槽半径为r，c为弧形槽最低点，ra。甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从a点由静止释放，问：(1)两球第1次到达c点的时间之比；(2)若在弧形槽的最低点c的正上方h处由静止释放甲球，让其自由下落，同时将乙球从弧形槽左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在弧形槽最低点c处相遇，则甲球下落的高度h是多少？解析：(1)甲球做自由落体运动rgt12，所以t1 乙球沿弧形槽做简谐运动(由于ar，可认为偏角5)。此运动与一个摆长为r的单摆运动模型相同，故此等效摆长为r，因此乙球第1次到达c处的时间为t2t2 ，所以t1t22。(2)甲球从离弧形槽最低点h高处自由下落，到达c点的时间为t甲 由于乙球运动的周期性，所以乙球到达c点的时间为t乙n (2n1)(n0,1,2，)由于甲、乙两球在c点相遇，故t甲t乙联立解得h(n0,1,2，)。答案：(1)2(2)(n0,1,2，)11.如图所示，房顶上固定一根长2.5 m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下，细线下端系了一个小球(可视为质点)。打开窗子，让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅度摆动，窗上沿到房顶的高度为1.6 m，不计空气阻力，g取10 m/s2，则小球从最左端运动到最右端的最短时间为()a0.2 sb0.4 sc0.6 s d0.8 s解析：选b小球的摆动可视为单摆运动，摆长为线长时对应的周期：t12 s，摆长为线长减去墙体长时对应的周期t22 0.6 s，故小球从最左端到最右端所用的最短时间为t0.4 s，b正确。12多选如图所示，长度为l的轻绳上端固定在点o，下端系一小球(小球可以看成质点)。在点o正下方，距点o为处的点p固定一颗小钉子。现将小球拉到点a处，轻绳被拉直，然后由静止释放小球。点b是小球运动的最低位置，点c(图中未标出)是小球能够到达的左方最高位置。已知点a与点b之间的高度差为h