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1、(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(七十九)機(jī)械振動(dòng)(雙基落實(shí)課)(含解析)
1.(多選)(2018·天津高考)一振子沿x軸做簡諧運(yùn)動(dòng),平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t=0時(shí)振子的位移為-0.1 m,t=1 s時(shí)位移為0.1 m,則( )
A.若振幅為0.1 m,振子的周期可能為 s
B.若振幅為0.1 m,振子的周期可能為 s
C.若振幅為0.2 m,振子的周期可能為4 s
D.若振幅為0.2 m,振子的周期可能為6 s
解析:選AD 若振幅為0.1 m,則T=1 s,其中n=0、1、2、…,當(dāng)n=0時(shí),T=2 s,n=1時(shí),T= s,n=2時(shí),T= s,故A正確,B錯(cuò)誤;若
2、振幅為0.2 m,振動(dòng)分4種情況討論:
第①種情況,設(shè)振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ),t=0時(shí),-=Asin φ,解得φ=-,所以由P點(diǎn)到O點(diǎn)用時(shí)至少為,由簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性可知,由P點(diǎn)到Q點(diǎn)用時(shí)至少為,即T=1 s,其中n=0、1、2、…,當(dāng)n=0時(shí),T=6 s,n=1時(shí),T= s;第②③種情況,由P點(diǎn)到Q點(diǎn)用時(shí)至少為,周期最大為2 s;第④種情況,周期一定小于2 s,故C錯(cuò)誤,D正確。
2.(多選)(2016·海南高考)下列說法正確的是( )
A.在同一地點(diǎn),單擺做簡諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長成正比
B.彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的勢能與動(dòng)能之和保持不變
C.在同一地
3、點(diǎn),當(dāng)擺長不變時(shí),擺球質(zhì)量越大,單擺做簡諧振動(dòng)的周期越小
D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí),系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率
E.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期,就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向
解析:選ABD 在同一地點(diǎn),重力加速度g為定值,根據(jù)單擺周期公式T=2π 可知,周期的平方與擺長成正比,故選項(xiàng)A正確;彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí),只有動(dòng)能和勢能參與轉(zhuǎn)化,根據(jù)機(jī)械能守恒條件可知,振動(dòng)系統(tǒng)的勢能與動(dòng)能之和保持不變,故選項(xiàng)B正確;根據(jù)單擺周期公式T=2π 可知,單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí),系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率,故選項(xiàng)D正確;若彈
4、簧振子初始時(shí)刻在波峰或波谷位置,知道周期后,可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向,若彈簧振子初始時(shí)刻不在波峰或波谷位置,則無法確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。
3.(多選)(2019·大連模擬)某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0,在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng),驅(qū)動(dòng)力的頻率為f。下列說法正確的是( )
A.當(dāng)ff0時(shí),該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大
C.該振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后,振動(dòng)的頻率等于f0
D.該振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后,振動(dòng)的頻率等于f
E.當(dāng)f=f0時(shí),該振動(dòng)系統(tǒng)一定發(fā)生共振
解析:選BDE 受迫振動(dòng)的振幅A隨驅(qū)動(dòng)力的頻率變化
5、規(guī)律如圖所示,故A錯(cuò)誤,B正確;振動(dòng)穩(wěn)定后系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,故C錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)共振產(chǎn)生的條件可知,當(dāng)f=f0時(shí),該振動(dòng)系統(tǒng)一定發(fā)生共振,故E正確。
4.(多選)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)以O(shè)為平衡位置,在A、B間做簡諧運(yùn)動(dòng),如圖(a)所示,它的振動(dòng)圖像如圖(b)所示。設(shè)向右為正方向,下列說法正確的是( )
A.OB=5 cm
B.第0.2 s末質(zhì)點(diǎn)的速度方向是A→O
C.第0.4 s末質(zhì)點(diǎn)的加速度方向是A→O
D.第0.7 s末質(zhì)點(diǎn)位于O點(diǎn)與A點(diǎn)之間
E.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)完成5次全振動(dòng)
解析:選ACE 由題圖(b)可知振幅為5 cm,則OB=OA=5 cm,A項(xiàng)正確;0~0.
6、2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),第0.2 s 末質(zhì)點(diǎn)的速度方向是B→O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;第0.4 s末質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)處,則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)的加速度方向是A→O,C項(xiàng)正確;第 0.7 s 末質(zhì)點(diǎn)位于O點(diǎn)與B點(diǎn)之間,D項(xiàng)錯(cuò)誤;簡諧運(yùn)動(dòng)周期T=0.8 s,則質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)為=5,E項(xiàng)正確。
5.(多選)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)以O(shè)為中心做簡諧運(yùn)動(dòng),位移隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,a、b、c、d表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的相應(yīng)位置,下列說法正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)通過位置c時(shí)速度最大,加速度為零
B.質(zhì)點(diǎn)通過位置b時(shí),相對平衡位置的位移為
C.質(zhì)點(diǎn)從位置a到c和從位置b到d所用時(shí)間相等
D.質(zhì)點(diǎn)從位置a到b和從
7、位置b到c的平均速度相等
E.質(zhì)點(diǎn)在b、d兩位置速度相同
解析:選ACE 由題圖知,位置c為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中的平衡位置,由簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,選項(xiàng)A正確;簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像是一條正弦曲線,故質(zhì)點(diǎn)通過位置b時(shí),相對平衡位置的位移為Asin π=A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)從位置a到c和從位置b到d所用時(shí)間都等于2 s,選項(xiàng)C正確;質(zhì)點(diǎn)從位置a到b和從位置b到c所用時(shí)間相等,位移不相等,所以平均速度不相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的對稱性知,選項(xiàng)E正確。
6.(多選)一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng),其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系)如圖所示,則下列說法正確的是( )
A.此單擺的固有周期為2 s
B
8、.此單擺的擺長約為1 m
C.若擺長增大,單擺的固有頻率增大
D.若擺長增大,共振曲線的峰將向左移動(dòng)
E.此單擺的振幅是8 cm
解析:選ABD 由題圖所示共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz,則固有周期為2 s;由T=2π ,可得此單擺的擺長約為1 m;若擺長增大,則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(dòng),A、B、D正確,C錯(cuò)誤;此單擺做受迫振動(dòng),只有發(fā)生共振時(shí),振幅最大為8 cm,E錯(cuò)誤。
7.(多選) 如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖像,下列說法中正確的是( )
A.兩單擺的擺長相等
B.甲擺的振幅比乙擺大
C.甲擺的機(jī)械能比乙擺大
D.
9、在t=0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺
E.由圖像可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?
解析:選ABD 由題圖看出,兩單擺的周期相同,同一地點(diǎn)g相同,由單擺的周期公式T=2π 得知,兩單擺的擺長相等,故A正確;甲擺的振幅為10 cm,乙擺的振幅為7 cm,則甲擺的振幅比乙擺大,故B正確;盡管甲擺的振幅比乙擺大,兩單擺的擺長也相等,但由于兩單擺的質(zhì)量未知,無法比較機(jī)械能的大小,故C錯(cuò)誤;在t=0.5 s時(shí),甲擺的位移為零,振動(dòng)的加速度為零,而乙擺的位移為負(fù)向最大,則乙擺具有正向最大加速度,故D正確;由單擺的周期公式T=2π 得g=,由于單擺的擺長未知,所以由題圖不能求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,故E錯(cuò)誤。
10、
8.(多選)裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中,水面足夠大,如圖甲所示。把玻璃管向下緩慢按壓4 cm后放手,忽略運(yùn)動(dòng)阻力,玻璃管的運(yùn)動(dòng)可以視為豎直方向的簡諧運(yùn)動(dòng),測得振動(dòng)周期為0.5 s。以豎直向上為正方向,某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),其振動(dòng)圖像如圖乙所示,其中A為振幅。對于玻璃管(包括管內(nèi)液體),下列說法正確的是( )
A.回復(fù)力等于重力和浮力的合力
B.振動(dòng)過程中動(dòng)能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化,玻璃管的機(jī)械能守恒
C.位移滿足函數(shù)式x=4sincm
D.振動(dòng)頻率與按壓的深度有關(guān)
E.在t1~t2時(shí)間內(nèi),玻璃管位移減小,加速度減小,速度增大
解析:選ACE 玻璃管(包括管內(nèi)液體)只受到重力
11、和水的浮力,所以玻璃管做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力等于重力和浮力的合力,故A正確;玻璃管在做簡諧運(yùn)動(dòng)的過程中,水的浮力對玻璃管做功,所以振動(dòng)的過程中玻璃管的機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;振動(dòng)周期為0.5 s,則ω==4π rad/s,由題意可知題圖乙中A=4 cm,t=0時(shí)刻x0=-A=Asin φ0,結(jié)合t=0時(shí)刻玻璃管振動(dòng)的方向向下,可知φ0=π,則玻璃管的位移滿足函數(shù)式x=Asin(ωt+φ0)=4sincm=4sincm,故C正確;由于玻璃管做簡諧運(yùn)動(dòng),與彈簧振子的振動(dòng)相似,結(jié)合簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,該振動(dòng)的周期與振幅無關(guān),即振動(dòng)頻率與按壓的深度無關(guān),故D錯(cuò)誤;由題圖乙可知,在t1~t2時(shí)間內(nèi),玻璃管位移減小,回復(fù)力f=-kx,加速度a==-減??;玻璃管向著平衡位置做加速運(yùn)動(dòng),所以速度增大,故E正確。