2021年高考物理一轮复习课时跟踪检测(四十三)机械振动.pdf
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1、 课时跟踪检测(四十三)机械振动 1.(多选)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移 x随时间变化的关系式为 xAsin t,如图所示,则()A弹簧在第 1 s 末与第 5 s 末的长度相同 B简谐运动的频率为18 Hz C第 3 s 末,弹簧振子的位移大小为22A D第 3 s 末至第 5 s 末,弹簧振子的速度方向不变 E第 5 s 末,弹簧振子的速度和加速度均为正值 解析:选 BCD 在水平方向上做简谐运动的弹簧振子,其位移 x 的正、负表示弹簧被拉伸或压缩,所以弹簧在第 1 s 末与第 5 s 末时,虽然位移大小相同,但方向不同,弹簧长度不同,选项 A 错误;由题图可知,T8 s,故
2、频率为 f18 Hz,选项 B 正确;2T4 rad/s,则将 t3 s 代入xAsin 4t,可得弹簧振子的位移大小 x22A,选项 C 正确;第 3 s 末至第 5 s 末弹簧振子沿同一方向经过平衡位置,速度方向不变,选项 D 正确;第 5 s 末,弹簧振子位移为负值,并正远离平衡位置,此时弹簧振子的速度为负值,加速度为正值,选项 E错误。2下列有关单摆运动过程中的受力,说法正确的是()A单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力 B单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力 C单摆经过平衡位置时合力为零 D单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力 解析:选 B 单摆运动是在一段圆弧上运动,因
3、此单摆运动过程不仅有回复力,而且有向心力,即单摆的合外力不仅要提供回复力,而且要提供向心力,故选项 A 错误;单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力,而不是摆线拉力的分力,故选项 B 正确,D 错误;单摆经过平衡位置时,回复力为零,向心力最大,故其合外力不为零,所以选项 C 错误。3.(多选)如图所示为受迫振动的演示装置,在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球,可以用一个单摆(称为“驱动摆”)驱动另外几个单摆。下列说法正 确的是()A某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度可能不同而加速度一定相同 B如果驱动摆的摆长为 L,则其他单摆的振动周期都等于 2 Lg C如果驱动摆的摆长为 L,振幅为
4、A,若某个单摆的摆长大于 L,振幅也大于 A D如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长,则这个单摆的振幅最大 E驱动摆只把振动形式传播给其他单摆,不传播能量 解析:选 ABD 某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度大小相等但方向可能不同,根据 Fkx 可得,加速度 aFmkmx,故加速度一定相同,A 正确;如果驱动摆的摆长为 L,根据单摆的周期公式有 T2 Lg,而其他单摆都是受迫振动,故其振动周期都等于驱动摆的周期,B 正确;当受迫振动的单摆的固有周期等于驱动摆的周期时,受迫振动的振幅最大,故某个单摆的摆长大,振幅不一定也大,C 错误;同一地区,单摆的固有频率只取决于单摆的摆长,则只有摆长等
5、于驱动摆的摆长时,单摆的振幅能够达到最大,这种现象称为共振,受迫振动不仅传播运动形式,还传播能量和信息,D 正确,E 错误。4.如图所示,一单摆悬于 O 点,摆长为 L,若在 O 点的正下方的 O点钉一个光滑钉子,使 OOL2,将单摆拉至 A 处释放,小球将在 A、B、C 间来回振动,若振动中摆线与竖直方向夹角小于 5,则此摆的周期是()A2 Lg B2 L2g C2 Lg L2g D Lg L2g 解析:选 D 根据 T2 Lg,该单摆有12周期摆长为 L,12周期摆长为12L。故 T Lg L2g Lg L2g,故 D 正确。5(多选)某振动系统的固有频率为 f0,在周期性驱动力的作用下做
6、受迫振动,驱动力的频率为 f。若驱动力的振幅保持不变,则下列说法正确的是()A当 ff0时,该振动系统的振幅随 f 减小而增大 C该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于 f0 D该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于 f E当 ff0时,该振动系统一定发生共振 解析:选 BDE 受迫振动的振幅 A 随驱动力的频率变化的规律如图所示,显然选项 A 错误,B 正确;稳定时系统的频率等于驱动力的频率,即选项 C 错误,D 正确;根据共振产生的条件可知,当 ff0时,该振动系统一定发生共振,选项 E 正确。6(多选)弹簧振子做简谐运动,O 为平衡位置,当它经过点 O 时开始计时,经过 0.3 s,第一
7、次到达点 M,再经过 0.2 s 第二次到达点 M,则弹簧振子的周期不可能为()A0.53 s B1.4 s C1.6 s D2 s E3 s 解析:选 BDE 如图甲所示,设 O 为平衡位置,OB(OC)代表振幅,振子从 OC 所需时间为T4。因为简谐运动具有对称性,所以振子从 MC 所用时间和从 CM 所用时间相等,故T40.3 s0.22 s0.4 s,解得 T1.6 s;如图乙所示,若振子一开始从平衡位置向点 B 运动,设点 M与点 M 关于点 O 对称,则振子从点 M经过点 B 到点 M所用的时间与振子从点 M 经过点 C 到点 M 所需时间相等,即 0.2 s。振子从点 O 到点
8、M、从点 M到点O 及从点 O 到点 M 所需时间相等,为0.3 s0.2 s3130 s,故周期为 T0.5 s130 s0.53 s,所以周期不可能的为选项 B、D、E。7.(多选)一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅 A 与驱动力频率 f 的关系)如图所示,则()A此单摆的固有周期约为 2 s B此单摆的摆长约为 1 m C若摆长增大,单摆的固有频率增大 D若摆长增大,共振曲线的峰将向左移动 E若摆长减小,共振曲线的峰将向左移动 解析:选 ABD 由共振曲线知此单摆的固有频率为 0.5 Hz,固有周期为 2 s;再由 T2 lg,得此单摆的摆长约为 1 m;若摆长增大,单摆的固有
9、周期增大,固有频率减小,则共振曲线的峰将向左移动。故选项 A、B、D 正确。8(多选)下列说法正确的是()A摆钟走得快了必须调短摆长,才可能使其走时准确 B挑水时为了防止水从桶中荡出,可以加快或减慢走路的频率 C在连续均匀的海浪冲击下,停在海面的小船上下振动,是共振现象 D部队要便步通过桥梁,是为了防止桥梁发生共振而坍塌 E较弱声音可以震碎玻璃杯,是因为玻璃杯发生了共振 解析:选 BDE 摆钟走得快了说明摆的周期短,需要增大单摆的周期,根据单摆的周期公式 T2 lg可知,必须增大摆长,才可能使其走得准确,故 A 错误;挑水的人由于行走,使扁担和水桶上下振动,当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步
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