优化探究高考物理一轮复习 12.1机械振动知能检测.doc

12.1机械振动随堂演练1简谐运动的平衡位置是指()a速度为零的位置b回复力为零的位置c加速度为零的位置 d位移最大的位置解析：简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，而物体在平衡位置时加速度不一定为零，例如单摆在平衡位置时存在向心加速度简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大，位移为零答案：b2甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知()a两弹簧振子完全相同b两弹簧振子所受回复力最大值之比f甲f乙21c振子甲速度为零时，振子乙速度最大d振子的振动频率之比f甲f乙21解析：从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比t甲t乙21，得频率之比f甲f乙12，d选项错误；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，a错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子受回复力(fkx)的最大值之比f甲f乙不一定为21，所以b错误；对简谐运动进行分析可知，在振子达到平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰到达平衡位置，所以c正确答案：c3(2012年高考重庆理综)装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是()解析：由于试管在竖直方向近似做简谐运动，且静止时的位置为简谐运动的平衡位置提起后在平衡位置上方，放手后由这一位置向下开始振动即从最高点向下振动振动图象描述的是同一质点在不同时刻的振动情况，故d正确，a、b、c错误答案：d4.(2014年安庆模拟)细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子a，如图所示现将单摆向左方拉开一个小角度然后无初速度释放对于单摆的运动，下列说法中正确的是()a摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期大b摆球在左、右两侧上升的最大高度一样c摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等d摆球在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的2倍解析：向左方拉开一小角度可以认为单摆做简谐运动，无钉子的周期t12；有钉子的周期t222t1，a错误根据机械能守恒定律可知摆球左右两侧上升的高度相同，b正确如图所示b，c为单摆左右两侧的最高位置，令boa，cad，b，c两点等高，由几何关系：l(1cos )(1cos )，所以cos 12cos .令2，则cos 1或0，即0或90.这不符合题意，即2，d错误又lbdl，lcd，由于2，所以lbdlcd，所以c也错误故正确答案为b.答案：b 限时检测 (时间：45分钟，满分：100分)命题报告教师用书独具知识点题号简谐振动中各物理量的分析计算3简谐运动的对称性6单摆周期公式的应用5、7简谐运动中的图象2、4、10受迫振动、共振1、8、9简谐运动的综合分析11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2013年高考江苏单科)如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 hz，则把手转动的频率为()a1 hzb3 hzc4 hz d5 hz解析：受迫振动的频率等于驱动力的频率，故把手转动的频率为1 hz.答案： a2一质点做简谐运动时，其振动图象如图所示由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的()a位移相同b回复力相同c速度相同d加速度相同解析：从题图中可以看出在t1和t2时刻，质点的位移大小相等、方向相反则在t1和t2时刻质点所受的回复力大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，a、b、d错误；在t1和t2时刻，质点都是从负最大位移向正最大位移运动，速度方向相同，由于位移大小相等，所以速度大小相等，c正确答案：c3如图所示，小球在b、c之间做简谐运动，o为bc间的中点，b、c间的距离为10 cm，则下列说法正确的是()a小球的最大位移是10 cmb只有在b、c两点时，小球的振幅是5 cm，在o点时，小球的振幅是0c无论小球在任何位置，它的振幅都是10 cmd从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是20 cm解析：简谐运动中的平衡位置就是对称点，所以o点是平衡位置小球的最大位移是5 cm，故选项a错误振幅是物体离开平衡位置的最大距离，并不说明物体一定在最大位移处，在o点的小球也能够到达最大位移处，所以小球在o点的振幅也是5 cm，故选项b、c错误根据一次全振动的概念知，选项d正确答案：d4(2012年高考北京理综)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置o为x轴坐标原点从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是()解析：如图所示，o为平衡位置，由题意知t时，振子具有正向最大加速度，此时振子应在a处，位移x为负的最大值分析各图象知，只有a项正确答案：a5(2014年合肥模拟)一个摆长为l1的单摆，在地面上作简谐运动，周期为t1，已知地球质量为m1，半径为r1；另一个摆长为l2的单摆，在质量为m2，半径为r2的星球表面作简谐运动，周期为t2，若t12t2，l14l2，m14m2，则地球半径与星球半径之比r1r2为()a21 b23c12 d32解析：根据单摆的周期公式t2重力等于万有引力：mgg即g求得：t2r由式得：即求得：.答案：a6如图甲所示，小球在内壁光滑的固定半圆形轨道最低点附近做小角度振动，其振动图象如图乙所示，以下说法正确的是() at1时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最小bt2时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最小ct3时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最大dt4时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最大解析：小球在t1和t3时刻，位移最大，小球速度为零，轨道对小球的支持力最小；在t2和t4时刻，位移为零，小球速度最大，轨道对小球的支持力最大答案：d7(2014年宣城模拟)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中不正确的是()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：题图上可以看出甲摆振幅大，故b对；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，a、b、d正确，c项不正确答案：c8某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()a当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而减小b当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而减小c该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0d该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f解析：受迫振动的频率总等于驱动力的频率，d正确，c错误；驱动力的频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大，a、b错误答案：d9如图所示，将一个筛子用四根弹簧支起来(后排的两根弹簧未画出)，筛子上装一个电动偏心轮，这就做成了一个共振筛工作时偏心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力，使它做受迫振动现有一个共振筛其固有周期为0.8 s，电动偏心轮的转速是80 r/min，在使用过程中发现筛子做受迫振动的振幅较小已知增大偏心轮电动机的输入电压，可使其转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期下列做法中可能实现增大筛子做受迫振动的振幅的是()a适当增大筛子的质量b适当增大偏心轮电动机的输入电压c适当增大筛子的质量同时适当增大偏心轮电动机的输入电压d适当减小筛子的质量同时适当减小偏心轮电动机的输入电压解析： 发生共振的条件是做受迫振动物体的固有周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)电动偏心轮的周期为0.75s，共振筛固有周期为0.8 s，增大电动偏心轮的周期或减小共振筛的周期即可，选项d正确答案： d10一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力f随时间t变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法正确的是()a在t从0到2 s时间内，弹簧振子做加速运动b在t13 s和t25 s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反c在t25 s和t37 s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同d在t从0到4 s时间内，t2 s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大解析：在t从0到2 s时间内，弹簧振子所受的回复力增大，说明位移在增大，振子做减速运动，a错误；从图中可以看出，在t13 s和t25 s时，振子所受的回复力大小相等，可知振子的速度大小相等，在这段时间内振子是从负向最大位移向正向最大位移运动，速度方向相同，b错误；从图中可以看出，在t25 s和t37 s时，回复力大小相等，方向相同，则有弹簧振子的位移大小相等，方向相同，c正确；从图中可以看出，t2 s时刻弹簧振子所受的回复力最大，振子的速度为零，则回复力做功的功率为零，d错误答案：c二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)如图所示，两木块的质量为m、m，中间弹簧的劲度系数为k，弹簧下端与m连接，上端与m不连接，现将m下压一段距离释放，它就上下做简谐运动，振动过程中，m始终没有离开弹簧，试求：(1)m振动的振幅的最大值；(2)m以最大振幅振动时，m对地面的最大压力解析：(1)在平衡位置时，设弹簧的压缩量为x0有：kx0mg.要使m振动过程中不离开弹簧，m振动的最高点不能高于弹簧原长处，所以m振动的振幅的最大值为：ax0.(2)当m以最大振幅a振动时，振动到最低点，弹簧的压缩量最大，即：2a2x0，对m受力分析可得：fnmgkmg2mg，由牛顿第三定律得，m对地面的最大压力为mg2mg.答案：(1)(2)mg2mg12(15分)有一弹簧振子在水平方向上的b、c之间做简谐运动，已知b、c间的距离为20 cm，振子在2 s内完成了10次全振动若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t0)，经过周期振子有正向最大加速度(1)求振子的振幅和周期；(2)在图中作