高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 第1講 機(jī)械振動(dòng)（選修3-4）

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1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 第1講 機(jī)械振動(dòng)（選修3-4） 1．彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中 (　　)． A．振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B．振子的位移逐漸增大 C．振子的速度逐漸減小 D．振子的加速度逐漸減小 解析　分析這類問題，關(guān)鍵是首先抓住回復(fù)力與位移的關(guān)系，然后運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律逐步分析． 在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中，振子的位移逐漸減小，因此，振子所受回復(fù)力逐漸減小，加速度逐漸減小，但加速度方向與速度方向相同，故速度逐漸增大． 答案　D 2．某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，

2、其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x＝Asint，則質(zhì)點(diǎn)(　　) A．第1 s末與第3 s末的位移相同 B．第1 s末與第3 s末的速度相同 C．3 s末至5 s末的位移方向都相同 D．3 s末至5 s末的速度方向都相同 解析 由x＝Asint知，周期T＝8 s．第1 s末、第3 s末、第5 s末分別相差2 s，恰好個(gè)周期．根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)圖象中的對(duì)稱性可知A、D選項(xiàng)正確． 答案 AD 3．如圖1是一做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是(　　)． 圖1 A．振動(dòng)周期是2×10－2 s B．前2×10－2 s內(nèi)物體的位移是－10 cm C．物體的振動(dòng)頻率為25 Hz D．物體

3、的振幅是10 cm 解析　物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期、振幅是振動(dòng)圖象上明顯標(biāo)識(shí)的兩個(gè)物理量，由題圖知，周期為4×10－2 s，振幅為10 cm，頻率f＝＝25 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C、D正確；前2×10－2 s內(nèi)物體從平衡位置又運(yùn)動(dòng)到平衡位置，物體位移為0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． 答案　CD 4．兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速v1、v2(v1＞v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則(　　)． A．f1＞f2，A1＝A2 B．f1＜f2，A1＝A2 C．f1＝f2，A1＞A2 D．f1＝f2，A1＜A2 解析　單擺的頻率由擺長決定，擺長

4、相等，頻率相等，所以A、B錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C正確、D錯(cuò)誤． 答案　C 5．如圖2所示為某彈簧振子在0～5 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，由圖可知，下列說法中正確的是(　　)． 圖2 A．振動(dòng)周期為5 s，振幅為8 cm B．第2 s末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值 C．第3 s末振子的速度為正向的最大值 D．從第1 s末到第2 s末振子在做加速運(yùn)動(dòng) 解析　根據(jù)題圖象可知，彈簧振子的周期T＝4 s，振幅A＝8 cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；第2 s末振子到達(dá)負(fù)的最大位移處，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第3 s末振子經(jīng)過平衡位置，

5、速度達(dá)到最大，且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；從第1 s末到第2 s末振子經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)負(fù)的最大位移處，速度逐漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案　C 6．一個(gè)在y方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)圖象如圖所示．下列關(guān)于圖(1)～(4)的判斷正確的是(選項(xiàng)中v、F、a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)(　　) 圖3 A．圖(1)可作為該物體的v－t圖象 B．圖(2)可作為該物體的F－t圖象 C．圖(3)可作為該物體的F－t圖象 D．圖(4)可作為該物體的a－t圖象 解析 采用排除法．由y－t圖象知t＝0時(shí)刻，物體通過平衡位置，速度沿y軸正方向，此時(shí)速度達(dá)到最大值，加

6、速度為0，故ABD錯(cuò)C對(duì)． 答案 C 7．下表記錄了某受迫振動(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率變化的關(guān)系，若該振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f固，則(　　). 驅(qū)動(dòng)力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動(dòng)振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 A．f固＝60 Hz B．60 Hz

7、越慢．比較各組數(shù)據(jù)知f驅(qū)在50 Hz～60 Hz范圍內(nèi)時(shí)，振幅變化最小，因此，50 Hz

8、． 圖5 A．甲、乙兩單擺的擺長相等 B．甲擺的振幅比乙擺大 C．甲擺的機(jī)械能比乙擺大 D．在t＝0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺 解析　(1)懸線拉力在經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)最大，t＝0.2 s時(shí)，F(xiàn)有正向最大值，故A選項(xiàng)正確，t＝1.1 s時(shí)，F(xiàn)有最小值，不在最低點(diǎn)，周期應(yīng)為T＝1.0 s，因振幅減小，故機(jī)械能減小，C選項(xiàng)正確．(2)振幅可從題圖上看出甲擺振幅大，故B對(duì)．且兩擺周期相等，則擺長相等，因質(zhì)量關(guān)系不明確，無法比較機(jī)械能．t＝0.5 s時(shí)乙擺球在負(fù)的最大位移處，故有正向最大加速度，所以正確答案為A、B、D. 答案　(1)AC　(2)ABD 9．(1)“在探究單擺周期

9、與擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖6甲、乙所示．測(cè)量方法正確的是________(選填“甲”或“乙”)． 圖6 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩則分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖7a所示．光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如圖b所示，則該單擺的振動(dòng)周期為________，若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將________(填“變大”、“不變”或“變小”)，圖b中的Δt將_____

10、___(填 “變大”、“不變”或“變小”)． 圖7 解析　(1)略．(2)小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，擋光使得光敏電阻阻值增大，從t1時(shí)刻開始，再經(jīng)兩次擋光完成一個(gè)周期，故T＝2t0；擺長為擺線長加小球半徑，當(dāng)小球直徑變大，則擺長增加，由周期公式T＝2π可知，周期變大；當(dāng)小球直徑變大，擋光時(shí)間增加，即Δt變大． 答案　(1)乙　(2)2t0　變大　變大 10．有一彈簧振子在水平方向上的BC之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，已知BC間的距離為20 cm，振子在2 s內(nèi)完成了10次全振動(dòng)．若從某時(shí)刻振子經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)(t＝0)，經(jīng)過周期振子有正向最大加速度． 圖8 (1)求振子的振幅和

11、周期； (2)在圖8中作出該振子的位移—時(shí)間圖象； (3)寫出振子的振動(dòng)方程． 解析　(1)振幅A＝10 cm，T＝ s ＝0.2 s. (2)四分之一周期時(shí)具有正的最大加速度，故有負(fù)向最大位移．如圖所示． (3)設(shè)振動(dòng)方程為 y＝Asin(ωt＋φ) 當(dāng)t＝0時(shí)，y＝0，則sin φ＝0得φ＝0，或φ＝π，當(dāng)再過較短時(shí)間，y為負(fù)值，所以φ＝π 所以振動(dòng)方程為y＝10sin(10πt＋π) cm. 答案　(1)10 cm　0.2 s　(2)如解析圖 (3)y＝10sin(10πt＋π) cm 11．簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線可用下述方法畫出：如圖6(1)所示，在彈簧振子的小球

12、9上安裝一枝繪圖筆P，讓一條紙帶在與小球振動(dòng)垂直的方向上勻速運(yùn)動(dòng)，筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動(dòng)圖象．取振子水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移正方向，紙帶運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間，得到的振動(dòng)圖線如圖1126(2)所示． 圖9 (1)為什么必須勻速拖動(dòng)紙帶？ (2)剛開始計(jì)時(shí)時(shí)，振子處在什么位置？t＝17 s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移是多少？ (3)若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2 cm/s，振動(dòng)圖線上1、3兩點(diǎn)間的距離是多少？ (4)振子在______ s末負(fù)方向速度最大；在______ s末正方向加速度最大；2.5 s時(shí)振子正在向______方向運(yùn)動(dòng)． (5)寫出振子的振動(dòng)方程． 解析　(1)紙帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由x＝vt知，位移與時(shí)間成正比，因此在勻速條件下，可以用紙帶通過的位移表示時(shí)間． (2)由圖(2)可知t＝0時(shí)，振子在平衡位置左側(cè)最大位移處；周期T＝4 s，t＝17 s時(shí)位移為零． (3)由x＝vt，所以1、3兩點(diǎn)間距x＝4 cm. (4)3 s末負(fù)方向速度最大；加速度方向總是指向平衡位置，所以t＝0或t＝4 s時(shí)正方向加速度最大；t＝2.5 s時(shí)，振子向－x方向運(yùn)動(dòng)． (5)x＝10sin cm. 答案　(1)在勻速條件下，可以用紙帶通過的位移表示時(shí)間 (2)左側(cè)最大位移　零　(3)4 cm　(4)3　0或4?。瓁 (5)x＝10sin cm