2021高三物理高效专项课时复习训练之机械振动Word版含答案.docx

机械振动1(2021盐城调研)假如蹦床运动员从某一高处下落到蹦床后又被弹回到原来的高度，其整个过程中的速度随时间的变化规律如图所示，其中Oa段和cd段为直线，则依据此图象可知运动员()A在t1t2时间内所受合力渐渐增大B在t2时刻处于平衡位置C在t3时刻处于最低位置D在t4时刻所受的弹力最大2弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动，B、C相距20 cm.某时刻振子处于B点，经过0.5 s，振子首次到达C点，则该振动的周期和频率分别为_、_；振子在5 s内通过的路程及5 s末的位移大小分别为_、_.3已知单摆的振动图象如图所示(1)读图可知振幅A_m，振动频率f_Hz；(2)求此单摆的摆长l.4(2011福建理综)某试验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为_cm.(2)小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是_(填选项前的字母)A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开头计时B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小5(1)将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摇摆时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示某同学由此图象供应的信息作出的下列推断中，正确的是_At0.2 s时摆球正经过最低点Bt1.1 s时摆球正经过最低点C摆球摇摆过程中机械能减小D摆球摇摆的周期是T1.4 s(2)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是_A甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大C甲摆的机械能比乙摆大D在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆6(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图所示，经0.3 s时间质点a第一次到达波峰位置，则这列波的传播速度为_ m/s，质点b第一次毁灭在波峰的时刻为_ s.(2)如图甲所示，O为振源，OP之间的距离为x4 m，t0时刻O点由平衡位置开头振动，产生向右沿直线传播的简谐横波图乙为从t0时刻开头描绘的P点的振动图象求波源O的起振方向和波长7有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理试验室，各拘束那里利用先进的DIS系统较精确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，他们通过校内网交换试验数据，并由计算机绘制了T2l图象，如图甲所示，去北大的同学所测试验结果对应的图线是_(填“A”或“B”)另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象(如图乙所示)，由图可知，两单摆摆长之比_.在t1 s时，b球振动的方向是_8一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示，该装置可用于争辩弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子驱动力，使振子做受迫振动把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，转变把手匀速转动的速度就可以转变驱动力的周期若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(1)稳定后，物体振动的频率f_ Hz.(2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？_.(3)利用上述所涉及的学问，请分析某同学所提问题的物理道理“某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无结头”_.9.如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：(1)写出该振子简谐运动的表达式(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在第100 s时的位移是多少？前100 s内的路程是多少？10简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示(1)为什么必需匀速拖动纸带？(2)刚开头计时时，振子处在什么位置？t17 s时振子相对平衡位置的位移是多少？(3)若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是多少？(4)振子在_ s末负方向速度最大；在_ s末正方向加速度最大；2.5 s时振子正在向_方向运动(5)写出振子的振动方程答案1BC由图可知在t1t2时间内运动员速度增大，运动员在向平衡位置运动，合力减小；t2时刻运动员速度最大，处于平衡位置；t3时刻速度为零，处于最低位置；t4时刻速度最大，处于平衡位置，合力为零2解析：设振幅为A，由题意BC2A20 cm，所以A10 cm，振子从B到C所用时间t0.5 s，为周期T的一半，所以T1.0 s，f1.0 Hz；振子在一个周期内通过的路程为4A，故在t5 s5T内通过的路程s4A200 cm；5 s内振子振动了5个周期，5 s末振子仍处在B点，所以它偏离平衡位置的位移大小为10 cm.答案：1.0 s1.0 Hz200 cm10 cm3解析：(1)A0.1 m，f0.25 Hz.(2)因T2，则l4 m.答案：(1)0.10.25(2)4 m4解析：(1)主尺读数为9 mm，游标尺第7条刻线与主尺对齐，读数为9 mm70.1 mm9.7 mm0.97 cm(2)摆角太大，且计时应在平衡位置，A项错误；计时100次为50个周期，一个周期为，B项正确；摆长应为摆线长加摆球半径，L偏大，由T2计算出重力加速度偏大，C项正确；应选择密度较大的摆球，测得的重力加速度误差较小，D项错误答案：(1)0.97(0.96、0.98均可)(2)C5解析：(1)悬线拉力在经过最低点时最大，t0.2 s时，F有正向最大值，故A选项正确，t1.1 s时，F有最小值，不在最低点，周期应为T1.2 s，因振幅减小，故机械能减小，C选项正确(2)振幅可从题图上看出甲摆大，故B对且两摆周期相等，则摆长相等，因质量关系不明确，无法比较机械能t0.5 s时乙摆球在负的最大位移处，故有正向最大加速度，所以正确答案为A、B、D.答案：(1)AC(2)ABD6解析：(1)因简谐横波沿x轴正方向传播，所以质点a第一次到达波峰位置需要的时间为T0.3 s，T0.4 s，从图象可看出波长4 m，依据v可得v10 m/s；质点b第一次毁灭在波峰的时间为t，则vt5，t0.5 s.(2)由图乙可知，波自O传播到P的时间为2 s，质点P经2 s后起振，起振方向为负方向，可知波源O的起振方向为负方向波速为v2 m/s由图乙知：T6 s，解得周期T4 s，所以波长vT8 m.答案：(1)100.5(3)负方向8 m7解析：由单摆的周期公式T2得：T2l，即图象的斜率k，重力加速度越大，斜率越小，我们知道北京的重力加速度比南京的大，所以去北大的同学所测试验结果对应的图线是B；从题图可以得出Tb1.5Ta，由单摆的周期公式得：Ta2 ，Tb2，联立解得；从题图可以看出，t1 s时b球正在向负最大位移运动，所以b球的振动方向沿y轴负方向答案：B沿y轴负方向8解析：(1)由丙图可知，f Hz0.25 Hz.(2)物体振动能量最大时，即振幅最大，故应发生共振，所以应有TT04 s.(3)若单节车轨格外长，或无结头，则驱动力周期格外大，从而远离火车的固有周期，即火车的振幅较小以便来提高火车的车速答案：(1)0.25(2)TT04 s(3)使驱动力的周期远离火车的固有周期，以便于提高火车的车速9解析：(1)由振动图象可得：振幅A5 cm，周期T4 s，初相0则圆频率 rad/s，故该振子做简谐运动的表达式为：x5 sin t(cm)(2)由图可知，在t2 s时振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的连续，位移值不断加大，加速度的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能渐渐增大，当t3 s时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值(3)振子经过一个周期位移为零，路程为54 cm20 cm，前100 s时刚好经过了25个周期，所以第100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m.答案：(1)x5sint(cm)(2)见解析(3)05 m10解析：(1)纸带匀速运动时，由xvt知，位移与时间成正比，因此在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间(2)由图乙可知t0时，振子在平衡位置左侧最大位移处；周期T4 s，t17 s时位移为零(3)由xvt，所以1、3间距x2 cm/s2 s4 cm.(4)3 s末负方向速度最大；加速度方向总是指向平衡位置，所以t0或t4 s时正方向加速度最大；t2.5 s时，向x方向运动(5)x10sin cm.答案：(1)在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间(2)左侧最大位移零(3)4 cm(4)30或4x(5)x10 sin cm