2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第1讲机械振动.pdf

2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第 1 讲机械振动1图 1112(1)将一个电动传感器接到运算机上，就能够测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时刻变化的曲线如图1112 所示某同学由此图象提供的信息作出的以下判定中，正确的选项是 _A t0.2 s 时摆球正通过最低点B t1.1 s 时摆球正通过最低点C摆球摆动过程中机械能减小D摆球摆动的周期是T1.4 s(2)如图 1113 所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，以下讲法中正确的选项是_图 1113 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 t 0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆解析：(1)悬线拉力在通过最低点时最大，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，那么摆长相等，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，因此正确答案为A、B、D.答案：(1)AC(2)ABD 2图 1114 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图1114 甲所示，该装置可用于研究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确实是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就能够改变驱动力的周期假设保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图1114 乙所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳固时，砝码的振动图象如图1 114 丙所示假设用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固后砝码振动的振幅，那么(1)稳固后，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？答：_.(3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提咨询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，或者是铁轨无结头答：_.解析：(1)由丙图可知，f1T14Hz0.25 Hz.(2)物体振动能量最大时，即振幅最大，故应发生共振，因此应有TT04 s.(3)假设单节车轨专门长，或无结头，那么驱动力周期专门大，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)远离火车的固有周期，以便于提高火车的车速3.图 1115 一质点做简谐运动，其位移和时刻关系如图1 115 所示(1)求 t0.25102 s 时的位移；(2)在 t1.5102 s 到 2102 s的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化？(3)在 t0 至 8.5102 s 时刻内，质点的路程、位移各多大？解析：(1)由图可知A2 cm，T 2102 s，振动方程为xAsin t2 Acos t 2cos 22102t cm 2cos(102 t)cm 当 t0.25102 s 时 x 2cos 4cm2 cm.(2)由图可知在1.5 102 s2 102 s 内，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大(3)从 t0 至 8.5102 s 的时刻内质点的路程为s17A 34 cm，位移为 2 cm.答案：(1)2 cm(2)位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大(3)34 cm2 cm 4.图 1116(2018 朝阳区模拟)如图 1116 所示为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振子振动情形甲图是振子静止在平稳位置的照片，乙图是振子被拉伸到左侧距平稳位置20 mm 处，放手后向右运动14周期内的频闪照片频闪的频率为10 Hz.求：(1)相邻两次闪光的时刻间隔t0、振动的周期T0.(2)假设振子的质量为20 g，弹簧的劲度系数为50 N/m，那么振子的最大加速度是多少？解析：(1)T1f0.1 s，即相邻两次闪光的时刻间隔为t00.1 s振子从最大位移处运动到平稳位置经历时刻为 0.3 s，故振子振动周期T01.2 s.(2)amFmmkAm50 m/s2答案：(1)0.1 s1.2 s(2)50 m/s25.图 1117 依照如图1117 所示的振动图象：(1)算出以下时刻振子对平稳位置的位移 t10.5 s；t21.5 s(2)将位移随时刻的变化规律写成xAsin(t)的形式并指出振动的初相位是多少？解析：(1)由图象可知A10 cm，T4 s 故位移：xAcos t10cos 2Tt10cos 2t cm 当 t10.5 s 时，x15 2 cm 当 t21.5 s 时，x2 5 2 cm(2)振子的位移表达式为：x10cos 2t10sin2t2cm，初相位为：2.答案：(1)5 2 cm 5 2 cm(2)x10sin2t2cm26图 1118 简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图1 118(1)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在纸带上画出的确实是小球的振动图象取振子水平向右的方向为振子离开平稳位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时刻，得到的振动图线如图1 1 18(2)所示(1)什么缘故必须匀速拖动纸带？(2)刚开始计时时，振子处在什么位置？t17 s 时振子相对平稳位置的位移是多少？(3)假设纸带运动的速度为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解析：(1)纸带匀速运动时，由xvt 知，位移与时刻成正比，因此在匀速条件下，能够用纸带通过的位移表示时刻(2)由图(2)可知 t0 时，振子在平稳位置左侧最大位移处；周期T4 s，t17 s 时位移为零(3)由 xvt，因此 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稳位置，因此 t0 或 t 4 s时正方向加速度最大；t2.5 s 时，向 x 方向运动(5)x10sin2t2cm 答案：(1)在匀速条件下，能够用纸带通过的位移表示时刻(2)左侧最大位移零(3)4 cm(4)30 或 4x(5)x10sin2t2cm