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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波與相對論 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案.doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波與相對論 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案.doc

第1講機(jī)械振動(dòng) 高考命題解讀分析年份高考(全國卷)四年命題情況對照分析1.考查方式從近幾年高考題來看,對于選修34內(nèi)容的考查,形式比較固定,一般第(1)問為選擇題,5個(gè)選項(xiàng)從考查內(nèi)容來看,機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、光學(xué)和電磁波的相關(guān)基礎(chǔ)知識和基本方法都曾經(jīng)命題第(2)問命題主要以幾何光學(xué)命題為主2命題趨勢從近幾年高考命題來看,命題形式和內(nèi)容比較固定,應(yīng)該延續(xù),但是題目的情景可能向著貼進(jìn)生活的方向發(fā)展.題號命題點(diǎn)2013年卷34題第(1)問選擇題,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系第(2)問計(jì)算題,折射定律、全反射和光的直線傳播卷34題第(1)問填空題,簡諧運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識第(2)問計(jì)算題,光經(jīng)過三棱鏡的折射問題2014年卷34題第(1)問選擇題,波動(dòng)和振動(dòng)圖象的結(jié)合、波速公式的應(yīng)用第(2)問計(jì)算題,光經(jīng)過半圓柱形玻璃磚的全反射問題卷34題第(1)問選擇題,波動(dòng)和振動(dòng)圖象的結(jié)合、波速公式的應(yīng)用第(2)問計(jì)算題,光經(jīng)過平板玻璃的折射現(xiàn)象以及折射率的求解2015年卷34題第(1)問填空題,光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)第(2)問計(jì)算題,波的傳播的周期性問題卷34題第(1)問選擇題,光的折射、全反射、雙縫干涉的綜合問題第(2)問計(jì)算題,波的傳播,波長、頻率與波速的關(guān)系2016年卷34題第(1)問選擇題,波速公式的應(yīng)用和對波的性質(zhì)的理解第(2)問計(jì)算題,光的折射和全反射,應(yīng)用幾何關(guān)系求解光學(xué)相關(guān)物理量卷34題第(1)問選擇題,電磁波的基本特點(diǎn)第(2)問計(jì)算題,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波動(dòng)問題,波速公式的應(yīng)用和振動(dòng)位移函數(shù)式的書寫卷34題第(1)問選擇題,波的傳播和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)之間的關(guān)系第(2)問計(jì)算題,光的折射現(xiàn)象和光路圖問題1簡諧運(yùn)動(dòng)(1)定義:如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置(2)平衡位置:物體在振動(dòng)過程中回復(fù)力為零的位置(3)回復(fù)力定義:使物體返回到平衡位置的力方向:總是指向平衡位置來源:屬于效果力,可以是某一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力深度思考簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置就是質(zhì)點(diǎn)所受合力為零的位置嗎?答案不是,是回復(fù)力為零的位置2簡諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型模型彈簧振子單擺示意圖簡諧運(yùn)動(dòng)條件彈簧質(zhì)量要忽略無摩擦等阻力在彈簧彈性限度內(nèi)擺線為不可伸縮的輕細(xì)線無空氣等阻力最大擺角小于5回復(fù)力彈簧的彈力提供擺球重力沿與擺線垂直方向(即切向)的分力平衡位置彈簧處于原長處最低點(diǎn)周期與振幅無關(guān)T2能量轉(zhuǎn)化彈性勢能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒重力勢能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒深度思考做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),速度增大時(shí),其加速度如何變化?答案一定減小3簡諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象(1)簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:Fkx,其中“”表示回復(fù)力與位移的方向相反運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:xAsin(t),其中A代表振幅,2f表示簡諧運(yùn)動(dòng)的快慢,t代表簡諧運(yùn)動(dòng)的相位,叫做初相(2)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象從平衡位置開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為xAsint,圖象如圖1甲所示從最大位移處開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為xAcost,圖象如圖乙所示圖14受迫振動(dòng)和共振(1)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)做受迫振動(dòng)的物體,它做受迫振動(dòng)的周期(或頻率)等于驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率),而與物體的固有周期(或頻率)無關(guān)(2)共振做受迫振動(dòng)的物體,它的驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率越接近,其振幅就越大,當(dāng)二者相等時(shí),振幅達(dá)到最大,這就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖2所示圖21.如圖3所示的裝置,彈簧振子的固有頻率是4Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手,給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力,測得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1Hz,則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為()圖3A1HzB3HzC4HzD5Hz答案A解析受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1Hz,選項(xiàng)A正確2有一彈簧振子,振幅為0.8cm,周期為0.5s,初始時(shí)具有負(fù)方向的最大加速度,則它的振動(dòng)方程是()Ax8103sinmBx8103sinmCx8101sinmDx8101sinm答案A解析振幅A0.8cm8103m,4rad/s.由題知初始時(shí)(即t0時(shí))振子在正向最大位移處,即sin01,得0,故振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的方程為:x8103sinm,選項(xiàng)A正確3(人教版選修34P5第3題)如圖4所示,在t0到t4s的范圍內(nèi)回答以下問題圖4(1)質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的位移的方向在哪些時(shí)間內(nèi)跟它的瞬時(shí)速度的方向相同?在哪些時(shí)間內(nèi)跟瞬時(shí)速度的方向相反?(2)質(zhì)點(diǎn)在第2s末的位移是多少?(3)質(zhì)點(diǎn)在前2s內(nèi)走過的路程是多少?答案(1)在01s,23s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相同;在12s,34s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相反(2)0(3)20cm4(人教版選修34P12第4題)如圖5所示為某物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象,在所畫曲線的范圍內(nèi)回答下列問題圖5(1)哪些時(shí)刻物體的回復(fù)力與0.4s時(shí)刻的回復(fù)力相同?(2)哪些時(shí)刻物體的速度與0.4s時(shí)刻的速度相同?(3)哪些時(shí)刻的動(dòng)能與0.4s時(shí)刻的動(dòng)能相同?(4)哪些時(shí)間的加速度在減???(5)哪些時(shí)間的勢能在增大?答案(1)0.6s、1.2s、1.4s(2)0.2s、1.0s、1.2s(3)0、0.2s、0.6s、0.8s、1.0s、1.2s和1.4s(4)0.10.3s、0.50.7s、0.91.1s和1.31.5s(5)00.1s、0.30.5s、0.70.9s、1.11.3s命題點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律簡諧運(yùn)動(dòng)的五大特征受力特征回復(fù)力Fkx,F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比,方向相反運(yùn)動(dòng)特征靠近平衡位置時(shí),a、F、x都減小,v增大;遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),a、F、x都增大,v減小能量特征振幅越大,能量越大在運(yùn)動(dòng)過程中,系統(tǒng)的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒周期性特征質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度和速度隨時(shí)間做周期性變化,變化周期就是簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T;動(dòng)能和勢能也隨時(shí)間做周期性變化,其變化周期為對稱性特征關(guān)于平衡位置O對稱的兩點(diǎn),速度的大小、動(dòng)能、勢能相等,相對平衡位置的位移大小相等;由對稱點(diǎn)到平衡位置O用時(shí)相等例1(2015山東38(1)如圖6所示,輕彈簧上端固定,下端連接一小物塊,物塊沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)以豎直向上為正方向,物塊簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.1sin (2.5t) m.t0時(shí)刻,一小球從距物塊h高處自由落下;t0.6s時(shí),小球恰好與物塊處于同一高度取重力加速度的大小g10m/s2.以下判斷正確的是()圖6Ah1.7mB簡諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8sC0.6s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2mDt0.4s時(shí),物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反物塊沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng);小球恰好與物塊處于同一高度答案AB解析t0.6s時(shí),物塊的位移為y0.1sin(2.50.6)m0.1m,則對小球h|y|gt2,解得h1.7m,選項(xiàng)A正確;簡諧運(yùn)動(dòng)的周期是Ts0.8s,選項(xiàng)B正確;0.6s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是3A0.3m,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;t0.4s時(shí),物塊經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng),則此時(shí)物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤1關(guān)于簡諧運(yùn)動(dòng)的位移、加速度和速度的關(guān)系,下列說法中正確的是()A位移減小時(shí),加速度減小,速度也減小B位移方向總是與加速度方向相反,與速度方向相同C物體的運(yùn)動(dòng)方向指向平衡位置時(shí),速度方向與位移方向相反;背離平衡位置時(shí),速度方向與位移方向相同D物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度方向相同;向正方向運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度方向相反答案C解析位移減小時(shí),加速度減小,速度增大,A錯(cuò)誤;位移方向總是與加速度方向相反,與速度方向有時(shí)相同,有時(shí)相反,B、D錯(cuò)誤,C正確2一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,周期為T,振幅為A,已知振子從平衡位置第一次運(yùn)動(dòng)到x處所用的最短時(shí)間為t1,從最大的正位移處第一次運(yùn)動(dòng)到x處所用的最短時(shí)間為t2,那么t1與t2的大小關(guān)系正確的是()At1t2Bt1t2Ct1t2D無法判斷答案B解析根據(jù)振子遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)速度減小,靠近平衡位置時(shí)速度增大可知,振子第一次從平衡位置運(yùn)動(dòng)到xA處的平均速度大于第一次從最大正位移處運(yùn)動(dòng)到xA處的平均速度,而路程相等,說明t1t2.故A、C、D錯(cuò)誤,B正確命題點(diǎn)二簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的理解和應(yīng)用1.根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)圖象可獲取的信息:(1)振幅A、周期T(或頻率f)和初相位(如圖7所示)圖7(2)某時(shí)刻振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移(3)某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度的大小和方向:曲線上各點(diǎn)切線的斜率的大小和正負(fù)分別表示各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度的大小和速度的方向,速度的方向也可根據(jù)下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移的變化來確定(4)某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力和加速度的方向:回復(fù)力總是指向平衡位置,回復(fù)力和加速度的方向相同,在圖象上總是指向t軸(5)某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能和勢能的變化情況2.利用簡諧運(yùn)動(dòng)圖象理解簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性:(圖8) 圖8(1)相隔t(n)T(n0,1,2,)的兩個(gè)時(shí)刻,彈簧振子的位置關(guān)于平衡位置對稱,位移等大反向,速度也等大反向(2)相隔tnT(n0,1,2,)的兩個(gè)時(shí)刻,彈簧振子在同一位置,位移和速度都相同例2甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖9所示,則可知()圖9A兩彈簧振子完全相同B兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲F乙21C振子甲速度為零時(shí),振子乙速度最大D兩振子的振動(dòng)頻率之比f甲f乙21E振子乙速度為最大時(shí),振子甲速度不一定為零答案CE解析從圖象中可以看出,兩彈簧振子周期之比T甲T乙21,則頻率之比f甲f乙12,D錯(cuò)誤;彈簧振子周期與振子質(zhì)量、彈簧勁度系數(shù)k有關(guān),周期不同,說明兩彈簧振子不同,A錯(cuò)誤;由于彈簧的勁度系數(shù)k不一定相同,所以兩彈簧振子所受回復(fù)力(Fkx)的最大值之比F甲F乙不一定為21,B錯(cuò)誤;由簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,在振子到達(dá)平衡位置時(shí)位移為零,速度最大,在振子到達(dá)最大位移處時(shí),速度為零,從圖象中可以看出,在振子甲到達(dá)最大位移處時(shí),振子乙恰好到達(dá)平衡位置;C正確;當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時(shí),振子甲有兩個(gè)可能的位置,一個(gè)是最大位移處,一個(gè)是平衡位置,E正確3(2016北京理綜15)如圖10所示,彈簧振子在M、N之間做簡諧運(yùn)動(dòng)以平衡位置O為原點(diǎn),建立Ox軸向右為x軸正方向若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),則其振動(dòng)圖象為()圖10答案A解析開始計(jì)時(shí)時(shí)振子位于正向最大位移處向負(fù)方向做簡諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖象為余弦函數(shù)圖象,A項(xiàng)對4如圖11甲所示,彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)取向右為正方向,振子的位移x隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示,下列說法正確的是()圖11At0.8s時(shí),振子的速度方向向左Bt0.2s時(shí),振子在O點(diǎn)右側(cè)6cm處Ct0.4s和t1.2s時(shí),振子的加速度完全相同Dt0.4s到t0.8s的時(shí)間內(nèi),振子的速度逐漸減小答案A解析從t0.8s時(shí)起,再過一段微小時(shí)間,振子的位移為負(fù)值,因?yàn)槿∠蛴覟檎较?,故t0.8s時(shí),速度方向向左,A正確;由題圖乙得振子的位移x12sintcm,故t0.2s時(shí),x6cm,故B錯(cuò)誤;t0.4s和t1.2s時(shí),振子的位移方向相反,加速度方向相反,C錯(cuò)誤;t0.4s到t0.8s的時(shí)間內(nèi),振子的位移逐漸變小,故振子逐漸靠近平衡位置,其速度逐漸變大,故D錯(cuò)誤5.如圖12所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象,試完成以下問題:圖12(1)寫出該振子簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式;(2)在第2s末到第3s末這段時(shí)間內(nèi),彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢能各是怎樣變化的?(3)該振子在前100s的總位移是多少?路程是多少?答案見解析解析(1)由振動(dòng)圖象可得A5cm,T4s,0則rad/s故該振子簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x5sintcm(2)由題圖可知,在t2s時(shí),振子恰好通過平衡位置,此時(shí)加速度為零,隨著時(shí)間的延續(xù),位移不斷變大,加速度也變大,速度不斷變小,動(dòng)能不斷減小,彈性勢能逐漸增大,當(dāng)t3s時(shí),加速度達(dá)到最大值,速度等于零,動(dòng)能等于零,彈性勢能達(dá)到最大值(3)振子經(jīng)過一個(gè)周期位移為零,路程為45cm20cm,前100s剛好經(jīng)過了25個(gè)周期,所以前100s振子的位移x0,振子的路程s2520cm500cm5m.命題點(diǎn)三單擺的周期公式和萬有引力定律的結(jié)合1單擺的受力特征(1)回復(fù)力:擺球重力沿切線方向的分力,F(xiàn)回mgsinxkx,負(fù)號表示回復(fù)力F回與位移x的方向相反(2)向心力:細(xì)線的拉力和重力沿細(xì)線方向分力的合力充當(dāng)向心力,F(xiàn)向FTmgcos.(3)兩點(diǎn)說明當(dāng)擺球在最高點(diǎn)時(shí),F(xiàn)向0,F(xiàn)Tmgcos.當(dāng)擺球在最低點(diǎn)時(shí),F(xiàn)向,F(xiàn)向最大,F(xiàn)Tmgm.2周期公式T2的兩點(diǎn)說明(1)l為等效擺長,表示從懸點(diǎn)到擺球重心的距離(2)g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣壤?一單擺在地面處的擺動(dòng)周期與在某礦井底部擺動(dòng)周期的比值為k.設(shè)地球的半徑為R,地球的密度均勻已知質(zhì)量均勻分布的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零,求礦井的深度d.質(zhì)量均勻分布的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零答案見解析解析根據(jù)萬有引力定律,地面處質(zhì)量為m的物體的重力mgG式中g(shù)是地面處的重力加速度,M是地球的質(zhì)量設(shè)是地球的密度,則有MR3擺長為l的單擺在地面處的擺動(dòng)周期為T2若該物體位于礦井底部,則其重力為mgG式中g(shù)是礦井底部的重力加速度,且M(Rd)3在礦井底部此單擺的周期為T2由題意:TkT聯(lián)立以上各式得dR(1k2)6(2014安徽理綜14)在科學(xué)研究中,科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較,找出其共同點(diǎn),進(jìn)一步推測未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律法國物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問題時(shí),曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系已知單擺擺長為l,引力常量為G,地球質(zhì)量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為()AT2rBT2rCTDT2l答案B解析根據(jù)單擺周期公式T2和GMgr2可得T22r,故選項(xiàng)B正確命題點(diǎn)四受迫振動(dòng)和共振1自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較振動(dòng)項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力受驅(qū)動(dòng)力作用受驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定,即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定,即TT驅(qū)或ff驅(qū)T驅(qū)T0或f驅(qū)f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(5)機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲音的共鳴等2.對共振的理解(1)共振曲線:如圖13所示,橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f,縱坐標(biāo)為振幅A,它直觀地反映了驅(qū)動(dòng)力頻率對某固有頻率為f0的振動(dòng)系統(tǒng)受迫振動(dòng)振幅的影響,由圖可知,f與f0越接近,振幅A越大;當(dāng)ff0時(shí),振幅A最大圖13(2)受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化:做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換例4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/Hz304050607080受迫振動(dòng)振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固60HzB60Hzf固70HzC50Hzf固60HzD以上三個(gè)都不對答案C解析從如圖所示的共振曲線可判斷出f驅(qū)與f固相差越大,受迫振動(dòng)的振幅越??;f驅(qū)與f固越接近,受迫振動(dòng)的振幅越大并可以從中看出f驅(qū)越接近f固,振幅的變化越慢比較各組數(shù)據(jù)知f驅(qū)在5060Hz范圍內(nèi)時(shí),振幅變化最小,因此50Hzf固60Hz,即C正確7.如圖14所示,在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺,其中A、B的擺長相等當(dāng)A擺振動(dòng)的時(shí)候,通過張緊的繩子給B、C、D擺施加驅(qū)動(dòng)力,使其余各擺做受迫振動(dòng)觀察B、C、D擺的振動(dòng)發(fā)現(xiàn)()圖14AC擺的頻率最小BD擺的周期最大CB擺的擺角最大DB、C、D的擺角相同答案C解析由A擺擺動(dòng)從而帶動(dòng)其它3個(gè)單擺做受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,故其它各擺振動(dòng)周期跟A擺相同,頻率也相等故A、B錯(cuò)誤;受迫振動(dòng)中,當(dāng)固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí),出現(xiàn)共振現(xiàn)象,振幅達(dá)到最大,由于B擺的固有頻率與A擺的相同,故B擺發(fā)生共振,振幅最大,故C正確,D錯(cuò)誤8在實(shí)驗(yàn)室可以做“聲波碎杯”的實(shí)驗(yàn),用手指輕彈一只玻璃酒杯,可以聽到清脆的聲音,測得這聲音的頻率為500Hz.將這只酒杯放在一個(gè)大功率的聲波發(fā)生器前,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中正確的是()A操作人員必須把聲波發(fā)生器輸出的功率調(diào)到很大B操作人員必須使聲波發(fā)生器發(fā)出頻率很高的超聲波C操作人員必須同時(shí)增大聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D操作人員必須將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz,且適當(dāng)增大其輸出功率答案D解析由題可知用手指輕彈一只酒杯,測得這聲音的頻率為500Hz,就是酒杯的固有頻率當(dāng)物體發(fā)生共振時(shí),物體振動(dòng)的振幅最大,甚至可能造成物體解體將這只酒杯放在一個(gè)大功率的聲波發(fā)生器前,操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波,將酒杯碎掉是利用的共振現(xiàn)象,而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率,而酒杯的固有頻率為500Hz,故操作人員要將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz,使酒杯產(chǎn)生共振,從而能將酒杯碎掉,故D正確.單擺模型模型特點(diǎn):單擺模型指符合單擺規(guī)律的模型,需滿足以下三個(gè)條件:(1)圓弧運(yùn)動(dòng);(2)小角度往復(fù)運(yùn)動(dòng);(3)回復(fù)力滿足Fkx.典例如圖15所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,C為弧形槽最低點(diǎn),R.甲球從弧形槽的球心處自由下落,乙球從A點(diǎn)由靜止釋放,問:圖15(1)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比;(2)若在圓弧的最低點(diǎn)C的正上方h處由靜止釋放小球甲,讓其自由下落,同時(shí)將乙球從圓弧左側(cè)由靜止釋放,欲使甲、乙兩球在圓弧最低點(diǎn)C處相遇,則甲球下落的高度h是多少?答案(1)(2)(n0,1,2)解析(1)甲球做自由落體運(yùn)動(dòng)Rgt,所以t1乙球沿圓弧做簡諧運(yùn)動(dòng)(由于R,可認(rèn)為擺角5)此運(yùn)動(dòng)與一個(gè)擺長為R的單擺運(yùn)動(dòng)模型相同,故此等效擺長為R,因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間為t2T2,所以t1t2.(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h高處自由下落,到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t甲由于乙球運(yùn)動(dòng)的周期性,所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t乙n(2n1)(n0,1,2,)由于甲、乙在C點(diǎn)相遇,故t甲t乙聯(lián)立解得h(n0,1,2)1解決該類問題的思路:首先確認(rèn)符合單擺模型的條件,即小球沿光滑圓弧運(yùn)動(dòng),小球受重力、軌道支持力(此支持力類似單擺中的擺線拉力);然后尋找等效擺長l及等效加速度g;最后利用公式T2或簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析求解問題2易錯(cuò)提醒:單擺模型做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)具有往復(fù)性,解題時(shí)要審清題意,防止漏解或多解題組1簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量和表達(dá)式1做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí),可能不同的物理量是()A位移B速度C加速度D回復(fù)力答案B2某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為xAsint,則質(zhì)點(diǎn)()A第1s末與第3s末的位移相同B第1s末與第3s末的速度相同C第3s末至第5s末的位移方向都相同D第3s末至第5s末的速度方向都相同答案AD解析由關(guān)系式可知 rad/s,T8 s,將t1 s和t3 s代入關(guān)系式中求得兩時(shí)刻位移相同,A對;作出質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,由圖象可以看出,第1 s末和第3 s末的速度方向不同,B錯(cuò);由圖象可知,第3 s末至第4 s末質(zhì)點(diǎn)的位移方向與第4 s末至第5 s末質(zhì)點(diǎn)的位移方向相反,而速度的方向相同,故C錯(cuò),D對3做簡諧振動(dòng)的單擺擺長不變,若擺球質(zhì)量增加為原來的4倍,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)速度減小為原來的,則單擺振動(dòng)的()A頻率、振幅都不變B頻率、振幅都改變C頻率不變、振幅改變D頻率改變、振幅不變答案C解析單擺的周期由擺長和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定由單擺的周期公式T2,可知,單擺擺長不變,則周期不變,頻率不變;振幅A是反映單擺運(yùn)動(dòng)過程中的能量大小的物理量,由Ekmv2結(jié)合題意可知,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)的動(dòng)能不變,因質(zhì)量增大,故振幅減小,所以C正確題組2簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象4.如圖1甲所示,水平的光滑桿上有一彈簧振子,振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在a、b兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖乙所示由振動(dòng)圖象可以得知()圖1A振子的振動(dòng)周期等于t1B在t0時(shí)刻,振子的位置在a點(diǎn)C在tt1時(shí)刻,振子的速度為零D從t1到t2,振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)答案D解析彈簧振子先后經(jīng)歷最短時(shí)間到達(dá)同一位置時(shí),若速度相同,則這段時(shí)間間隔就等于彈簧振子的振動(dòng)周期,從振動(dòng)圖象可以看出振子的振動(dòng)周期為2t1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在t0時(shí)刻,振子的位移為零,所以振子應(yīng)該在平衡位置O,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在tt1時(shí)刻,振子在平衡位置O,該時(shí)刻振子速度最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從t1到t2,振子的位移在增加,所以振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確5一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖2所示,下列說法正確的是()圖2A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4HzB在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cmC第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零D在t1s和t3s兩時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同答案B解析由題圖可知,該簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為4 s,頻率為0.25 Hz,在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是2.54A20 cm.第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大在t1 s和t3 s兩時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相反故B正確6.如圖3所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象,則下列說法中正確的是()圖3A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t0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺E由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却鸢窤BD解析由振動(dòng)圖象可以看出,甲擺的振幅比乙擺的大,兩單擺的振動(dòng)周期相同,根據(jù)單擺周期公式T2可得,甲、乙兩單擺的擺長相等,但不知道擺長是多少,不能計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,故A、B正確,E錯(cuò)誤;兩單擺的質(zhì)量未知,所以兩單擺的機(jī)械能無法比較,故C錯(cuò)誤;在t0.5s時(shí),乙擺有負(fù)向最大位移,即有正向最大加速度,而甲擺的位移為零,加速度為零,故D正確7.一個(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4所示,則()圖4A此單擺的固有周期約為0.5sB此單擺的擺長約為1mC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(dòng)答案B解析由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5Hz,固有周期為2s;再由T2,得此單擺的擺長約為1m;若擺長增大,單擺的固有周期增大,固有頻率減小,則共振曲線的峰將向左移動(dòng)8簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線可用下述方法畫出:如圖5甲所示,在彈簧振子的小球上安裝一支繪圖筆P,讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向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)圖線如圖乙所示則下列說法中正確的是()圖5A彈簧振子的周期為4sB彈簧振子的振幅為10cmCt17s時(shí)振子相對平衡位置的位移是10cmD若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2cm/s,振動(dòng)圖線上1、3兩點(diǎn)間的距離是4cmE2.5s時(shí)振子正在向x軸正方向運(yùn)動(dòng)答案ABD解析周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間,由圖知,彈簧振子的周期為T4 s,故A正確;振幅是振子離開平衡位置的最大距離,由圖知,彈簧振子的振幅為10 cm,故B正確;振子的周期為4 s,由周期性知,t17 s時(shí)振子相對平衡位置的位移與t1 s時(shí)振子相對平衡位置的位移相同,為0.故C錯(cuò)誤;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svt2 cm/s2 s4 cm,故D正確;圖象的斜率表示速度,斜率正負(fù)表示速度的方向,則知2.5 s時(shí)振子的速度為負(fù),正在向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故E錯(cuò)誤題組3簡諧運(yùn)動(dòng)的綜合問題9.如圖6所示為一個(gè)豎直放置的彈簧振子,物體沿豎直方向在A、B之間做簡諧運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)為平衡位置,A點(diǎn)位置恰好為彈簧的原長物體由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)(C、D兩點(diǎn)未在圖上標(biāo)出)的過程中,彈簧的彈性勢能增加了3.0J,重力勢能減少了2.0J對于這段過程說法正確的是()圖6A物體的動(dòng)能增加1.0JBC點(diǎn)的位置可能在平衡位置以上CD點(diǎn)的位置可能在平衡位置以上D物體經(jīng)過D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向可能指向平衡位置答案BD10.一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),其位移與時(shí)間的關(guān)系如圖7所示圖7(1)求t0.25102s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移;(2)在t1.5102s到t2102s的振動(dòng)過程中,質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、速度、動(dòng)能、勢能如何變化?(3)在t0到t8.5102s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的路程、位移各多大?答案(1)cm(2)變大變大變小變小變大(3)34cm2cm解析(1)由題圖可知A2cm,T2102s,振動(dòng)方程為xAsin (t)Acost2cos (t) cm2cos100tcm當(dāng)t0.25102s時(shí),x2coscmcm.(2)由題圖可知在t1.5102s到t2102s的振動(dòng)過程中,質(zhì)點(diǎn)的位移變大,回復(fù)力變大,速度變小,動(dòng)能變小,勢能變大(3)在t0到t8.5102s時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)的路程為s17A34cm,位移為2cm.

注意事項(xiàng)

本文(2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波與相對論 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案.doc)為本站會員(xt****7)主動(dòng)上傳,裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。 若此文所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請立即通知裝配圖網(wǎng)(點(diǎn)擊聯(lián)系客服),我們立即給予刪除!

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