福建2014高考物理一輪復(fù)習(xí)課時訓(xùn)練：機(jī)械振動和振動圖象

1、第課時機(jī)械振動和振動圖象【測控導(dǎo)航】知識點(diǎn)題號1.簡諧運(yùn)動的特征及描述2、82.單擺及其周期公式3、6、103.振動圖象4、7、9、114.受迫振動、共振1、3、51.在實(shí)驗(yàn)室可以做“聲波碎杯”的實(shí)驗(yàn).用手指輕彈一只酒杯,可以聽到清脆的聲音,用頻率測試儀測得此聲音的頻率為500 Hz.將這只酒杯放在兩只大功率的聲波發(fā)生器之間,操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波,就能使酒杯碎掉.下列說法正確的是(D)A.操作人員一定是把聲波發(fā)生器的功率調(diào)到很大B.操作人員可能是使聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波C.操作人員一定是同時增大聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D.操作人員只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500

2、 Hz解析:“聲波碎杯”是利用酒杯在聲波的作用下發(fā)生共振,從而使酒杯破碎,聲波發(fā)生器的功率不需要過大,A錯誤;要使酒杯發(fā)生共振,必須使聲波的頻率等于酒杯的固有頻率,從題意可以知道酒杯的固有頻率為500 Hz,所以只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500 Hz,B、C錯誤,D正確.2. (2012上海模擬)如圖所示,物體A和B用輕繩相連掛在輕彈簧下靜止不動,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為M,彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)連接A、B的繩突然剪斷后,物體A將在豎直方向上做簡諧運(yùn)動,則A振動的振幅為(A)A. B.C.D.解析:剪斷輕繩前,彈簧伸長的長度為x1=.若彈簧下只掛有A,則靜止時彈簧的伸長量x2=,此位置

3、為A在豎直方向上做簡諧運(yùn)動的平衡位置.則A振動的振幅為x1-x2=-=,故選項(xiàng)A正確.3.一個單擺做受迫振動,其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系)如圖所示,則(B)A.此單擺的固有周期約為0.5 sB.此單擺的擺長約為1 mC.若擺長增大,單擺的固有頻率增大D.若擺長增大,共振曲線的峰將向右移動解析:共振時,單擺的頻率f=0.5 Hz,所以單擺固有周期為T=2 s,A錯誤;由T=2可得單擺的擺長l1 m,B正確;若擺長增大,單擺的固有周期增大,固有頻率減小,共振曲線的峰將向左移動,C、D錯誤.4. (2013南陽高三期末)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖象如圖所示,下列說法正確的是(B)A.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動

4、頻率是4 HzB.在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20 cmC.第4末質(zhì)點(diǎn)的速度是零D.在t=1 s和t=3 s兩時刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同解析:振動圖象表示質(zhì)點(diǎn)在不同時刻相對平衡位置的位移,由圖象可看出,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的周期T=4 s,其頻率f=0.25 Hz;10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動了T,其運(yùn)動路程s=×4A=20 cm;第4 s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,其速度最大;t=1 s和t=3 s兩時刻,由圖象可看出,位移大小相等,方向相反,由以上分析可知,選項(xiàng)B正確.5.如圖所示為受迫振動的演示裝置,當(dāng)單擺A振動起來后,通過水平懸繩迫使單擺B、C振動,則下列說法正確的是(D)A.只有A、C擺振動周期相等

5、B.A擺的振幅比B擺小C.C擺的振幅比B擺小D.A、B、C三擺的振動周期相等解析:當(dāng)單擺A振動起來后,單擺B、C做受迫振動,做受迫振動的物體的固有周期(或頻率)等于驅(qū)動力的周期(或頻率),選項(xiàng)A錯誤,D正確;當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時,發(fā)生共振現(xiàn)象,選項(xiàng)B、C錯誤.6.如圖中兩單擺的擺長相同,平衡時兩擺球剛好接觸,現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在的平面內(nèi)向左拉開一個小角度后放手,碰撞后,兩擺球分開各自做簡諧運(yùn)動,以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量,則(C)A.如果mA>mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B.如果mA<mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C.無論mAmB是多少,下一

6、次碰撞只能在平衡位置D.無論mAmB是多少,下一次碰撞都只能在平衡位置左側(cè)解析:由于兩擺球擺長相同,做簡諧運(yùn)動的周期相同,離開平衡位置后又同時回到平衡位置,只能在平衡位置相碰,C正確.7.(2012年重慶卷)裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面,如圖所示.將試管豎直提起少許,然后由靜止釋放并開始計(jì)時,在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運(yùn)動.若取豎直向上為正方向,則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是(D)解析:試管被豎直提起少許,說明試管在其平衡位置上方最大位移處釋放,因規(guī)定豎直向上為正方向,故選項(xiàng)D正確.8.一彈簧振子做簡諧運(yùn)動,它所受的回復(fù)力F隨時間t變化的圖象為正弦曲線,如圖所示,下列說法正確

7、的是(C)A.在t從0到2 s時間內(nèi),彈簧振子做加速運(yùn)動B.在t1=3 s和t2=5 s時,彈簧振子的速度大小相等,方向相反C.在t2=5 s和t3=7 s時,彈簧振子的位移大小相等,方向相同D.在t從0到4 s時間內(nèi),t=2 s時刻彈簧振子所受回復(fù)力做功的功率最大解析:在t從0到2 s時間內(nèi),彈簧振子所受的回復(fù)力增大,說明位移在增大,振子做減速運(yùn)動,A錯誤;在t1=3 s和t2=5 s時,振子所受的回復(fù)力大小相等,速度大小相等,方向相同,B錯誤;在t2=5 s和t3=7 s時,回復(fù)力大小相等,方向相同,則有彈簧振子的位移大小相等,方向相同,C正確;t=2 s時刻彈簧振子所受的回復(fù)力最大,振子

8、的速度為零,則回復(fù)力做功的功率為零,D錯誤.9.勁度系數(shù)為20 N/cm的彈簧振子,它的振動圖象如圖所示,在圖中A點(diǎn)對應(yīng)的時刻(B)A.振子所受的彈力大小為0.5 N,方向指向x軸的負(fù)方向B.振子的速度方向指向x軸的正方向C.在04 s內(nèi)振子做了1.75次全振動D.在04 s內(nèi)振子通過的路程為0.35 cm,位移為0解析:由題圖可知A點(diǎn)在t軸上方,此時振子位移x=0.25 cm,所以彈力F=-kx=-5 N,即彈力大小為5 N,方向指向x軸負(fù)方向,A錯誤;過A點(diǎn)作圖象的切線,該切線斜率為正值,即振子的速度方向指向x軸的正方向,B正確;在04 s內(nèi)振子完成兩次全振動,C錯誤;由于t=0時刻和t=

9、4 s時刻振子都在最大位移處,所以在04 s內(nèi)振子的位移為零,又由于振幅為0.5 cm,在04 s內(nèi)振子通過的路程為2×4×0.5 cm=4 cm,D錯誤.彈簧振子是簡諧運(yùn)動的典型實(shí)例,要注意體會彈簧振子振動過程中回復(fù)力、加速度、路程、位移、周期(頻率)等物理量的變化規(guī)律.10.(2011年江蘇卷)將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛,下端系上質(zhì)量為m的物塊.將物塊向下拉離平衡位置后松開,物塊上下做簡諧運(yùn)動,其振動周期恰好等于以物塊平衡時彈簧的伸長量為擺長的單擺周期.請由單擺的周期公式推算出該物塊做簡諧運(yùn)動的周期T.解析:單擺周期公式T=2且kl=mg代入解得:T=2.答案:211.一物體沿x軸做簡諧運(yùn)動,振幅為8 cm,頻率為0.5 Hz,在t=0時,位移是4 cm,且向x軸負(fù)方向運(yùn)動,試寫出用正弦函數(shù)表示的振動方程并畫出相應(yīng)的振動圖象.解析:簡諧運(yùn)動振動方程的一般表示式為x=Asin(t+0),根據(jù)題給條件有:A=0.08 m,=2f= rad/s,所以x=0.08 sin(t+0) m,將t=0時,x0=0.04 m代入得0.04 m=0.08sin 0 m,解得初相0=或0