【导与练】(福建专版)2021届高考物理一轮复习 第一课时机械振动和振动图象课时训练

1、【导与练】(福建专版)2021届高考物理一轮复习 第一课时机械振动和振动图象课时训练第课时机械振动和振动图象1.在实验室可以做“声波碎杯”的实验.用手指轻弹一只酒杯,可以听到清脆的声音,用频率测试仪测得此声音的频率为500 Hz.将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间,操作人员通过调整其发出的声波,就能使酒杯碎掉.下列说法正确的是( D )A.操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B.操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C.操作人员一定是同时增大声波发生器发出声波的频率和功率D.操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz解析:“声波碎杯”是利用酒杯在声波的作用下发生

2、共振,从而使酒杯破碎,声波发生器的功率不需要过大,A错误;要使酒杯发生共振,必须使声波的频率等于酒杯的固有频率,从题意可以知道酒杯的固有频率为500 Hz,所以只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz,B、C错误,D正确.2. (2021上海模拟)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的绳突然剪断后,物体A将在竖直方向上做简谐运动,则A振动的振幅为( A )A. B.C.D.解析:剪断轻绳前,弹簧伸长的长度为x1=.若弹簧下只挂有A,则静止时弹簧的伸长量x2=,此位置为A在竖直方向上做简谐运动的平衡位置.则A振动的

3、振幅为x1-x2=-=,故选项A正确.3.一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,则( B )A.此单摆的固有周期约为0.5 sB.此单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大,单摆的固有频率增大D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动解析:共振时,单摆的频率f=0.5 Hz,所以单摆固有周期为T=2 s,A错误;由T=2可得单摆的摆长l1 m,B正确;若摆长增大,单摆的固有周期增大,固有频率减小,共振曲线的峰将向左移动,C、D错误.4. (2021南阳高三期末)一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( B )A.质点运动频率是4 HzB.在10 s内质点经过的

4、路程是20 cmC.第4末质点的速度是零D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等、方向相同解析:振动图象表示质点在不同时刻相对平衡位置的位移,由图象可看出,质点运动的周期T=4 s,其频率f=0.25 Hz;10 s内质点运动了T,其运动路程s=4A=20 cm;第4 s末质点在平衡位置,其速度最大;t=1 s和t=3 s两时刻,由图象可看出,位移大小相等,方向相反,由以上分析可知,选项B正确.5.如图所示为受迫振动的演示装置,当单摆A振动起来后,通过水平悬绳迫使单摆B、C振动,则下列说法正确的是( D )A.只有A、C摆振动周期相等B.A摆的振幅比B摆小C.C摆的振幅比B摆小D.

5、A、B、C三摆的振动周期相等解析:当单摆A振动起来后,单摆B、C做受迫振动,做受迫振动的物体的固有周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),选项A错误,D正确;当驱动力的频率等于物体的固有频率时,发生共振现象,选项B、C错误.6.如图中两单摆的摆长相同,平衡时两摆球刚好接触,现将摆球A在两摆线所在的平面内向左拉开一个小角度后放手,碰撞后,两摆球分开各自做简谐运动,以m A、m B分别表示摆球A、B的质量,则( C )A.如果m Am B,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B.如果m AC.无论m Am B是多少,下一次碰撞只能在平衡位置D.无论m Am B是多少,下一次碰撞都只能在平衡位置左侧解析

6、:由于两摆球摆长相同,做简谐运动的周期相同,离开平衡位置后又同时回到平衡位置,只能在平衡位置相碰,C正确.7.(2021年重庆卷)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( D )解析:试管被竖直提起少许,说明试管在其平衡位置上方最大位移处释放,因规定竖直向上为正方向,故选项D正确.8.一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( C )A.在t从0到2 s时间内,弹簧振子做加速运动B.在t1=3

7、 s和t2=5 s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反C.在t2=5 s和t3=7 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,t=2 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;在t1=3 s和t2=5 s时,振子所受的回复力大小相等,速度大小相等,方向相同,B错误;在t2=5 s和t3=7 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;t=2 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.9.劲度系数为20 N/

8、cm的弹簧振子,它的振动图象如图所示,在图中A点对应的时刻( B )A.振子所受的弹力大小为0.5 N,方向指向x轴的负方向B.振子的速度方向指向x轴的正方向C.在04 s内振子做了1.75次全振动D.在04 s内振子通过的路程为0.35 cm,位移为0解析:由题图可知A点在t轴上方,此时振子位移x=0.25 cm,所以弹力F=-kx=-5 N,即弹力大小为5 N,方向指向x轴负方向,A错误;过A点作图象的切线,该切线斜率为正值,即振子的速度方向指向x轴的正方向,B正确;在04 s内振子完成两次全振动,C错误;由于t=0时刻和t=4 s 时刻振子都在最大位移处,所以在04 s内振子的位移为零,

9、又由于振幅为0.5 cm,在04 s 内振子通过的路程为240.5 cm=4 cm,D错误.弹簧振子是简谐运动的典型实例,要注意体会弹簧振子振动过程中回复力、加速度、路程、位移、周期(频率)等物理量的变化规律.10.(2021年江苏卷)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为m的物块.将物块向下拉离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期.请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T.解析:单摆周期公式T=2且kl=mg代入解得:T=2.答案:211.一物体沿x轴做简谐运动,振幅为8 cm,频率为0.5 Hz,在t=0时,位移是4 cm,且向x轴负方向运动,试写出用正弦函数表示的振动方程并画出相应的振动图象.解析:简谐运动振动方程的一般表示式为x=Asin(t+0),根据题给条件有:A=0.08 m,=2f= rad/s,所以x=0.08 sin(t+0) m,将t=0时,x0=0.04 m代入得0.04 m=0.08sin 0 m,解得初相0=或0=,因