【创新设计】高考物理总复习 3-4-1-1 机械运动 机械波

用心 爱心 专心1 第第 1 1 讲讲 机械运动机械运动 机械波机械波 1 图 1 1 12 1 将一个电动传感器接到计算机上 就可以测量快速变化的力 用这种方法测得的某单摆 摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图 1 1 12 所示 某同学由此图象提供的信 息作出的下列判断中 正确的是 A t 0 2 s 时摆球正经过最低点 B t 1 1 s 时摆球正经过最低点 C 摆球摆动过程中机械能减小 D 摆球摆动的周期是T 1 4 s 2 如图 1 1 13 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 图 1 1 13 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t 0 5 s 时有正向最大加速度的是乙摆 解析 1 悬线拉力在经过最低点时最大 t 0 2 s 时 F有正向最大值 故 A 选项正确 t 1 1 s 时 F有最小值 不在最低点 周期应为T 1 2 s 因振幅减小 故机械能减小 C 选项正确 2 振幅可从题图上看出甲摆大 故 B 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 t 0 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 答案 1 AC 2 ABD 2 用心 爱心 专心2 图 1 1 14 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子 如图 1 1 14 甲所示 该装置可用于研究弹簧振子的受 迫振动 匀速转动把手时 曲杆给弹簧振子驱动力 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 1 1 14 乙所示 当把 手以某一速度匀速转动 受迫振动达到稳定时 砝码的振动图象如图 1 1 14 丙所示 若 用T0表示弹簧振子的固有周期 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 1 稳定后 物体振动的频率f Hz 2 欲使物体的振动能量最大 需满足什么条件 答 3 利用上述所涉及的知识 请分析某同学所提问题的物理道理 某同学考虑 我国火车第六次大提速时 需尽可能的增加铁轨单节长度 或者是铁轨无 结头 答 解析 1 由丙图可知 f Hz 0 25 Hz 1 T 1 4 2 物体振动能量最大时 即振幅最大 故应发生共振 所以应有T T0 4 s 3 若单节车轨非常长 或无结头 则驱动力周期非常大 从而远离火车的固有周期 即火 车的振幅较小 以便来提高火车的车速 答案 1 0 25 2 T T0 4 s 3 远离火车的固有周期 以便于提高火车的车速 3 图 1 1 15 一质点做简谐运动 其位移和时间关系如图 1 1 15 所示 1 求t 0 25 10 2 s 时的位移 2 在t 1 5 10 2 s 到 2 10 2 s 的振动过程中 质点的位移 回复力 速度 动能 用心 爱心 专心3 势能如何变化 3 在t 0 至 8 5 10 2 s 时间内 质点的路程 位移各多大 解析 1 由图可知A 2 cm T 2 10 2 s 振动方程为x Asin Acos t 2cos t cm 2cos 102 t t 2 2 2 10 2 cm 当t 0 25 10 2 s 时x 2cos cm cm 42 2 由图可知在 1 5 10 2 s 2 10 2 s 内 质点的位移变大 回复力变大 速度变小 动能变小 势能变大 3 从t 0 至 8 5 10 2 s 的时间内质点的路程为s 17A 34 cm 位移为 2 cm 答案 1 cm 2 位移变大 回复力变大 速度变小 动能变小 势能变大 3 34 2 cm 2 cm 4 图 1 1 16 2010 朝阳区模拟 如图 1 1 16 所示为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振 子振动情况 甲图是振子静止在平衡位置的照片 乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置 20 mm 处 放手后向右运动 周期内的频闪照片 已知频闪的频率为 10 Hz 求 1 4 1 相邻两次闪光的时间间隔t0 振动的周期T0 2 若振子的质量为 20 g 弹簧的劲度系数为 50 N m 则振子的最大加速度是多少 解析 1 T 0 1 s 即相邻两次闪光的时间间隔为t0 0 1 s 振子从最大位移处运 1 f 动到平衡位置经历时间为 0 3 s 故振子振动周期T0 1 2 s 2 am 50 m s2 Fm m kA m 答案 1 0 1 s 1 2 s 2 50 m s2 5 图 1 1 17 根据如图 1 1 17 所示的振动图象 1 算出下列时刻振子对平衡位置的位移 用心 爱心 专心4 t1 0 5 s t2 1 5 s 2 将位移随时间的变化规律写成x Asin t 的形式并指出振动的初相位是多少 解析 1 由图象可知A 10 cm T 4 s 故位移 x Acos t 10cos t 10cos t cm 2 T 2 当t1 0 5 s 时 x1 5 cm 2 当t2 1 5 s 时 x2 5 cm 2 2 振子的位移表达式为 x 10cos t 10sincm 初相位为 2 2 t 2 2 答案 1 5 cm 5 cm 2 x 10sincm 22 2 t 2 2 6 图 1 1 18 简谐运动的振动图线可用下述方法画出 如图 1 1 18 1 所示 在弹簧振子的小球上安 装一枝绘图笔P 让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动 笔P在纸带上画 出的就是小球的振动图象 取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向 纸 带运动的距离代表时间 得到的振动图线如图 1 1 18 2 所示 1 为什么必须匀速拖动纸带 2 刚开始计时时 振子处在什么位置 t 17 s 时振子相对平衡位置的位移是多少 3 若纸带运动的速度为 2 cm s 振动图线上 1 3 两点间的距离是多少 4 振子在 s 末负方向速度最大 在 s 末正方向加速度最大 2 5 s 时振子 正在向 方向运动 5 写出振子的振动方程 解析 1 纸带匀速运动时 由x vt知 位移与时间成正比 因此在匀速条件下 可以用 纸带通过的位移表示时间 2 由图 2 可知t 0 时 振子在平衡位置左侧最大位移处 周期T 4 s t 17 s 时位移 为零 3 由x vt 所以 1 3 间距x 2 cm s 2 s 4 cm 4 3 s 末负方向速度最大 加速度方向总是指向平衡位置 所以t