高三物理考点针对训练 简谐运动的能量受迫振动和共振.doc

09届考点针对训练 简谐运动的能量受迫振动和共振一、本题共8小题，每小题7分，共56分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得7分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分.1.如图所示，木块A在光滑水平面上做简谐运动，O为其平衡位置，C、D为振动中最大位移处，则下述说法中正确的是（ ）A.木块A在振动中通过OD之间的任一位置P点时，其加速度与位移都是相同的B.振动中通过OD之间的任一位置P点时，其动量与动能都是相同的C.当木块在C点时，有一个物体B由静止放在A上并与A黏在一起，则振动到右侧可以到D点D.当木块在O点时，有一物体B由静止放在A上并与A黏在一起，则振动到右侧可以到D点答案：AC解析：考虑加速度、位移、速度、动量的矢量性，可知A对.在C点处放物体B，没有机械能损失，而在O点处放物体B，系统机械能减少，振子的振幅减小，振子不可能到达D点，C对.2.劲度系数为k的轻弹簧下端挂一个质量为m的小球，静止时，小球距地面高为h，h远小于弹簧总长.现用手竖直向下拉球，使球刚好与地接触，静止时放手，若弹簧始终在弹性限度内，则（ ）A.球上升能达到距地面的最大高度为hB.球上升过程中其机械能守恒C.球距地面高h时，其速度最大D.球的最大加速度为答案：BCD解析：球上升过程只有重力和弹簧弹力做功，故机械能守恒.球做简谐运动，球能上升到距地面2h处，球距地面h高处时，正好通过振动的平衡位置，速度最大，球的最大加速度为a=.3.关于小孩子荡秋千，有下列四种说法（ ）质量大一些的孩子荡秋千，它摆动的频率会更大些 孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉 拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开 自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能上述说法中正确的是（ ）A. B. C. D.答案：B解析：秋千的摆动频率跟摆长有关，跟质量无关，且对等高的小孩子质量大的孩子等效摆长较长，频率应小一些.在最低点孩子具有向上的加速度，应有超重的感觉.在最低点绳所受的拉力最大，容易断开.欲使秋千荡高一些，必须在两侧最高处提高重心，增加重力势能，正确.4.把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成一个共振筛.筛子做自由振动时，完成22次全振动用15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是80 rad/min.已知增大电动偏心轮的电压，可以使其转速提高，增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，要使筛子的振幅增大，下列做法中，正确的是（rad/min读作“转每分”）（ ）A.降低输入电压 B.提高输入电压C.增大筛子质量 D.减小筛子质量答案：BC解析：筛子做自由振动的周期为T固= s.电动偏心轮转动，动力的周期为T驱=s=0.75 s.由于T驱T固，为使筛子振幅增大，必减少T驱或增大T固，故有BC对.5.在实验室可以做“声波碎杯”的实验.在某次实验中先用手指轻弹一只酒杯，在听到清脆声音的同时，测出该声音的频率为600 Hz.接着将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，通过调整其发出的声波，就能使酒杯破碎.要成功完成上述实验，以下操作正确的是（ ）A.只需调整声波发生器使其输出功率足够大B.在输出功率足够大的条件下，调整声波发生器使其发出频率很高的超声波C.在输出功率足够大的条件下，调整声波发生器使其发出频率很低的次声波D.在输出功率足够大的条件下，调整声波发生器使其发出的声波频率尽量接近600 Hz答案：D解析：“碎杯”的原因是由酒杯在声波作用下发生的共振现象造成的.6.将一个力电传感器接到计算机上，可以测量快速变化的力.用这种方法测得的某单摆摆动过程中悬线上拉力大小随时间变化的曲线如图所示.由此图线提供的信息作出下列判断中正确的是（ ）A.t=0.2 s时刻，摆球正经过最低点B.t=1.1 s时刻，摆球正处于最低点C.摆球摆动过程中机械能时而增加时而减少D.摆球摆动的周期约是T=1.2 s答案：AD解析：单摆在摆动过程中，经过平衡位置时，摆球速度最大，绳子上的拉力最大，故A正确.当摆球运动至最高点时，摆球速度为零，拉力也最小，故B错.摆球的机械能变化：由图可知拉力的最大值在逐渐减小，Fm-mg=，故最大速度在逐渐减少，机械能在逐渐减少，C错.由图象可知t=0.2 s时摆球在平衡位置，过半个周期后，即t=0.8 s时，摆球又回到平衡位置，故周期T=1.2 s，D正确.选AD.7.如图所示，弹簧的一端固定在墙上，另一端连结一质量为m的木块.将木块从OO处向右拉开一段位移L，然后放手，使木块在粗糙水平地面上减幅振动直至静止，设弹簧第一次恢复原长时木块的速度为v0，则（ ）A.弹簧第一次向左运动的过程中，木块始终加速B.木块第一次向左运动的过程中，速度最大的位置在OO处C.木块先后到达同一位置时，动能一定越来越小D.整个过程中木块只有一次机会速率为v0答案：CD解析：本题既要用到简谐运动知识，主要是对称性和平衡位置的特点，又要用到能量的观点.当木块向左运动时，受到向右的摩擦力，故平衡位置在OO的右侧，木块应该是先加速，在平衡位置时速度最大，后做减速运动，故A、B都错.当木块运动到同一点时，弹簧的弹性势能相同，但由于存在着阻力，故动能减少，C正确.当弹簧恢复原长时，系统只有动能mv02，由于存在着阻力，系统机械能不断减少，故以后任意时候速率都小于v0，即CD正确.8.做简谐运动的弹簧振子，其振子的质量为m，振动过程中的最大速度为v，从某一时刻算起，半个周期内（ ）A.弹力做功一定等于零B.弹力做的功可能是零到mv2之间的某一值C.弹力的冲量一定为零D.弹簧和振子系统的机械能和动量都守恒答案：A解析：正确选项是A.经过半个周期，弹性势能恢复原值，因Ep=0，故弹力做功一定为零，所以A对B错.在半个周期内，动量变化不一定为零，故弹力的冲量不一定为零，所以C错.弹簧振子系统，只有重力（或弹力）做功，机械能守恒；但系统所受的合外力冲量不一定为零，动量并不一定守恒.所以D错.二、本题共两小题，每小题8分，共16分.请把正确答案填写在横线上.9.微波炉是一种新型家用电器.用它加热含水分较多的食品效果很好.它的加热原理是利用磁控管发出频率为2 450 MHz的微波，微波经炉顶的波导传输到加热室.水分子是极性分子，它的正负电荷的中心是不重合的.因此当有微波通过时，水分子将随着微波引起的振荡电场的变化而快速振动起来.又因为该微波的频率和水分子振动的固有频率相同，因此能使水分子发生共振，分子动能迅速增加，使食物的内能增加，温度升高.如果水以冰的形式存在，由于固体分子间结合得较紧密，吸收微波的能力就很低，加热时会很不均匀.根据以上说明，微波炉能加热含水分较多的食品的原因是由于它们具有以下特点：_；_；_；可以推出水分子振动的固有频率为_ Hz.答案：水分子是极性分子 水是液态 水分子的固有频率和微波炉发出的微波的频率相同 2.4510910.如图所示，水平面内平行放置两根裸铜导轨，导轨间距为L，一根裸铜棒ab垂直导轨放置在导轨上面，铜棒质量为m，可无摩擦地在导轨上滑动.两导轨右端与电阻R相连，铜棒和导轨的电阻不计，两根一样的弹簧，左端固定在木板上，右端与铜棒相连，弹簧质量与铜棒相比可不计.开始时铜棒做简谐运动，OO1为平衡位置，振幅为A，周期是T，最大速度为v.加一垂直导轨平面的匀强磁场B后，发现铜棒做阻尼振动.如果同时给铜棒施加一水平力F，则发现铜棒仍然做原简谐运动.铜棒做阻尼运动的原因是_.答案：加一磁场后，回路中产生感应电流，导体棒克服安培力做功，使棒的机械能减少，转化为热能，故铜棒做阻尼振动三、本题共2小题,第11小题12分，第12小题16分，共28分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.11.取一根轻质弹簧，上端固定在铁架台上，下端系一金属小球，如图甲所示.把小球沿竖直方向拉离平衡位置后释放，小球将在竖直方向做简谐运动（此装置也称竖直弹簧振子）.一位同学用此装置研究竖直弹簧振子的周期T与小球质量m的关系.他多次换用不同质量的小球并测得相应的周期，现将测得的六组数据，用“”标示在以m为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，如图乙所示.（1）根据图乙中给出的数据作出T2与m的关系图线；（2）假设图乙中图线的斜率为b，写出T与m的关系式；（3）求得斜率b的值是多少？（保留两位有效数字）答案：（1）图略（2）T=（3）1.2（或1.3）解析：（1）作出的T2与m的关系图线是正比例图象.（2）根据图中提供的数据，作出的T2与m的关系图线正好是正比例图象，由题中给出的比例系数为b，所以关系式是T2=bm，所以得到T=.（3）根据上面得到的关系式为T2=bm，代入数据可以求出的比例系数b=1.2（或1.3）.12.如图甲所示，一个小弹丸水平射入一个原来静止的单摆并留在里面，结果单摆的振动图线如图乙所示.已知摆球质量为小弹丸质量的5倍，试求小弹丸射入摆球的速度是多大？答案：0.94 m/s解析：弹丸水平击中摆球的过程动量守恒，从图中可以读出振幅A和周期T，可求振动的最大速度，进而可求弹丸的速度.设小弹丸的速