《2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 單擺 受迫振動(dòng)象綜合訓(xùn)練》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 單擺 受迫振動(dòng)象綜合訓(xùn)練（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 單擺 受迫振動(dòng) 1.如圖所示的單擺,擺球a向右擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),恰好與一沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)的黏性小球b發(fā)生碰撞,并黏接在一起,且擺動(dòng)平面不變.已知碰撞前a球擺動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為h,擺動(dòng)的周期為T,a球質(zhì)量是b球質(zhì)量的5倍,碰撞前a球在最低點(diǎn)的速度是b球速度的一半.則碰撞后( ) A.擺動(dòng)的周期為 T B.擺動(dòng)的周期為 T C.擺球的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.3 h D.擺球的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.25 h 解析:單擺周期T=2π與擺球質(zhì)量和擺角無關(guān),故A?B都錯(cuò).設(shè)a球碰撞前速率為va,碰后a?b共同速度為v,上升最大高度為

2、h′,由機(jī)械能定守恒得magh= 由碰撞過程中動(dòng)量守恒得mava-mb(2va)=(ma+mb)v, 又(ma+mb)gh′= (ma+mb)v2, 及ma=5mb,聯(lián)立解得h′=0.25h,故D對(duì). 答案:D 2.如圖所示,AC是一段半徑為2 m的光滑圓弧軌道,圓弧與水平面切于A點(diǎn),BC=7 cm.現(xiàn)將一個(gè)小球先后從曲面的頂端C和圓弧中點(diǎn)D由靜止開始釋放,到達(dá)底端時(shí)的速度分別為v1和v2,所用時(shí)間分別為t1和t2,則( ) A.v1>v2,t1=t2 B.v1v2,t1>t2 D.v1=v2,t1=t2

3、 解析:小球兩次運(yùn)動(dòng)均可看成類單擺運(yùn)動(dòng).雖然釋放的高度不同,但所用時(shí)間均為,故t1=t2.根據(jù)機(jī)械能守恒知,由C下滑至A點(diǎn)的高度差大,故由C運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的速度大,即v1>v2. 答案:A 3.如圖所示,單擺 甲放在空氣中,懸點(diǎn)處固定一帶正電小球,擺球亦帶正電,周期為T甲;單擺乙放在加速度a向下加速運(yùn)動(dòng)的電梯中,周期為T乙;單擺丙帶正電,放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,周期為T丙;單擺丁帶正電,放在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中,周期為T丁.若四個(gè)單擺擺長(zhǎng)均相等,那么( ) A.T甲>T乙>T丁>T丙 B.T乙>T甲>T丙>T丁 C.T丙>T甲>T丁>T乙 D.T乙>T甲

4、=T丙>T丁 解析:甲擺所受庫(kù)侖力和丙擺受的洛倫茲力總是沿半徑方向,不影響回復(fù)力,則T甲=T丙=2π. 根據(jù)等效重力加速度的求法,平衡位置處對(duì)乙有mg-F乙=ma,F乙=m·(g-a),即T乙=2π 對(duì)丁有:F丁=mg+qE=m(g+ 即T丁=2π. 答案:D 4.一單擺做小角度擺動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖,以下說法正確的是( ) A.t1時(shí)刻擺球速度最大,懸線對(duì)它的拉力最小 B.t2時(shí)刻擺球速度為零,懸線對(duì)它的拉力最小 C.t3時(shí)刻擺球速度為零,懸線對(duì)它的拉力最大 D.t4時(shí)刻擺球速度最大,懸線對(duì)它的拉力最大 解析:由振動(dòng)圖象可知t1和t3時(shí)刻擺球偏離平衡位置位移最大

5、,此時(shí)擺球速度為0,懸線對(duì)擺球拉力最小;t2和t4時(shí)刻擺球位移為0,正在通過平衡位置,速度最大,懸線對(duì)擺球拉力最大,故選項(xiàng)D正確. 答案:D 5.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,如圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng).勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí),曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力,使振子做受迫振動(dòng).把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期,改變把手勻速動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期.若保持把手不動(dòng),給砝碼一向下的初速度,碼砝便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖線如圖乙所示. 當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),砝碼的振動(dòng)圖象如圖丙所示. 若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動(dòng)力的周期,Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后

6、砝碼振動(dòng)的振幅,則( ) A.由圖表可知T0=4 s B.由圖線可知T0=8 s C.當(dāng)T在4 s附近時(shí),Y顯著增大,當(dāng)T比4 s小得多或大得多時(shí),Y很小 D.當(dāng)T在8 s附近時(shí),Y顯著增大,當(dāng)T比8 s小得多或大得多時(shí),Y很小 解析:由圖乙可知彈簧振子的固有周期T0=4 s,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)受迫振動(dòng)的特點(diǎn):驅(qū)動(dòng)力的周期與系統(tǒng)的固有周期相同時(shí)發(fā)生共振,振幅最大;當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期與系統(tǒng)的固有周期相差越多,受迫振動(dòng)物體振動(dòng)穩(wěn)定后的振幅越小.故C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:AC 6.如圖所示,單擺的擺線是絕緣的,擺長(zhǎng)為L(zhǎng),擺球帶正電,擺懸掛于O點(diǎn),在AD間擺動(dòng),當(dāng)它

7、擺過豎直線OC時(shí)便進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于單擺的擺動(dòng)平面向里,下列說法正確的是( ) A.A與D處于同一水平面 B.單擺的周期T=2π C.單擺的振動(dòng)周期T>2π D.單擺向右或向左擺過同一點(diǎn)C時(shí)擺線的張力一樣大 解析:若不考慮帶電擺球在磁場(chǎng)中的渦流現(xiàn)象,由洛倫茲力與繩的拉力不會(huì)對(duì)擺球做功可知擺球的機(jī)械能守恒,擺球到達(dá)的左?右兩邊最高點(diǎn)應(yīng)處于同一水平面,A對(duì);既然機(jī)械能守恒,擺球在任何位置的動(dòng)能與沒有磁場(chǎng)作用時(shí)一樣,即單擺的周期不受影響,B對(duì)C錯(cuò);擺球向左與向右經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律分別可得:T1-f洛-mg=,T2+f洛-mg=,可知向左擺過C

8、點(diǎn)時(shí)擺線的張力較大,D錯(cuò). 答案:AB 7.圖甲是利用沙擺演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置.當(dāng)盛沙的漏斗下面的薄木板被水平勻速拉出時(shí),做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的漏斗漏出的沙,在板上顯示出沙擺的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線.已知木板被水平拉動(dòng)的速度為0.20 m/s,圖乙所示的一段木板的長(zhǎng)度為0.60 m,則這次實(shí)驗(yàn)沙擺的擺長(zhǎng)大約為(取g=π2)( ) A.0.56 m B.0.65 m C.1.00 m D.2.25 m 解析:把木板拉出時(shí)間t=s/v=3 s,沙擺振動(dòng)周期T=t/2=1.5 s,由單擺周期公式T=2π,沙擺擺長(zhǎng)L==0.56 m,選項(xiàng)A正確.

9、 答案:A 8.如圖所示,單擺擺球的質(zhì)量為m,做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T,擺球從最大位移A處由靜止釋放,擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小為v,不計(jì)空氣阻力,則( ) A.擺球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,重力做的功為mv2 B.擺球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,重力做的功的平均功率為 C.擺球運(yùn)動(dòng)到B時(shí)重力的瞬時(shí)功率為mgv D.擺球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中合力的沖量大小為mv 解析:從A到B,由動(dòng)能定理WG=mv2,A對(duì);運(yùn)動(dòng)時(shí)間T,則平均功率為P=,B對(duì);擺球在最低點(diǎn)時(shí),重力方向的速度為零,故重力的瞬時(shí)功率為P瞬=0,C錯(cuò);由動(dòng)量定理,合力的沖量I=mv,D對(duì). 答案:ABD 9.如圖所示

10、,為同一個(gè)單擺分別在地球和月球上做受迫振動(dòng)的共振曲線,則圖線__________表示的是在地球上單擺的共振曲線,可以求得該單擺的擺長(zhǎng)為__________m,月球表面的重力加速度約為__________ m/s2. 解析:當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于單擺的固有頻率時(shí),單擺的振幅最大.由圖像可知,此單擺在兩星球上自由振動(dòng)的固有頻率分別為0.2 Hz與0.5 Hz, 由f固=,f固∝,地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度,所以圖線Ⅱ?yàn)閱螖[在地球上的共振曲線, 且2π得l=≈1 m. 又2π,則,固g=2×9.8 ≈1.6 m/s2. 答案:Ⅱ 1 m 1.6 m/s2 10

11、.有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度.已知該單擺在海平面處的周期是T0.當(dāng)氣球停在某一高度時(shí),測(cè)得該單擺周期為T.求該氣球此時(shí)離海平面的高度h.把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體. 解析:根據(jù)單擺周期公式 T0=2π T=2π 其中l(wèi)是單擺長(zhǎng)度,g0和g分別是兩地點(diǎn)的重力加速度.根據(jù)萬有引力公式得 g0=G g=G 其中G是引力常數(shù),M是地球質(zhì)量.由以上各式解得 h=(-1)R. 答案:h=(-1)R 11.將一根一端固定的鋼鋸條自由端挨著圓盤踞的邊緣,圓盤上均勻分布著50個(gè)齒,求: (1)當(dāng)它以10 r/s的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼鋸條的振動(dòng)周期為多少? (

12、2)當(dāng)它以6 r/s的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)現(xiàn)鋼鋸條的振幅最大,可知鋼鋸條的固有頻率是多少?(假定圓盤鋸齒始終不脫離鋼鋸條) 解析:(1)當(dāng)圓盤鋸以10 r/s的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)運(yùn)1個(gè)齒所用的時(shí)間設(shè)為t,有:n1=10 r/s, 圓盤鋸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T1==0.1 s,t==2×10-3s. 它即為圓盤鋸提供的驅(qū)動(dòng)力周期,所以鋼鋸條做受迫振動(dòng)的周期T′1=t=2×10-3s. (2)當(dāng)n2=6 r/s時(shí),圓盤鋸的轉(zhuǎn)動(dòng)周期: T2= s 圓盤鋸提供的驅(qū)動(dòng)力周期T′2=s 驅(qū)動(dòng)力頻率f2==300 Hz, 因此時(shí)鋼鋸條振幅最大,即發(fā)生共振,所以其固體頻率 f固=f2=300 Hz 答案:(1)

13、2×10-3 s (2)300 Hz 12.如圖所示,兩個(gè)光滑的定滑輪的半徑很小,表面粗糙的斜面固定在地面上,斜面的傾角為θ=30°.用一根跨過定滑輪的細(xì)繩連接甲?乙兩物體,把甲物體放在斜面上且連線與斜面平行,把乙物體懸在空中,并使懸線拉直且偏離豎直方向α=60°.現(xiàn)同時(shí)釋放甲?乙兩物體,乙物體將在豎直平面內(nèi)振動(dòng),當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí),甲物體在斜面上均恰好未滑動(dòng).已知乙物體的質(zhì)量為m=1 kg,若取重力加速度g=10 m/s2.求:甲物體的質(zhì)量及斜面對(duì)甲物體的最大靜摩擦力. 解析:設(shè)甲物體的質(zhì)量為M,所受的最大靜摩擦力為f,則當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),繩子上的彈力最小,設(shè)為T1,對(duì)乙:T1=mgcosα 此時(shí)甲物體恰好不下滑,有Mgsinθ=f+T1 得Mgsinθ=f+mgcosα 當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),設(shè)繩子上的彈力最大,設(shè)為T2為乙物體由動(dòng)能定理:mgl(1-cosα)= mv2 又由牛頓第二定律:T2-mg=m 此時(shí)甲物體恰好不上滑,則有Mgsinθ+f=T2 得Mgsinθ+f=mg(3-1cosα) 可解得M==2.5 kg f=mg(1-cosα)=7.5 N 答案:2.5 kg 7.5 N