優(yōu)化探究(新課標(biāo))2017屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第12章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波相對(duì)論簡(jiǎn)介第

1、 機(jī)械振動(dòng)（實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度） 隨堂反饋 1 做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)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 解析：做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)， 位移相同，加速度相同，回復(fù)力相同， 可能不同的物理量是速度，選項(xiàng) B 正確. 答案：B 2. （2014 高考浙江卷）一位游客在千島湖邊欲乘坐游船， 當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動(dòng).可 把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為 20 cm，周期為 3.0 s .當(dāng)船上升到最高點(diǎn) 時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊. 地面與甲板的高度差不超過(guò) 10 cm 時(shí)，游客能舒服地

2、登船.在 一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒服登船的時(shí)間是 （ ） A. 0.5 s B. 0.75 s C. 1.0 s D. 1.5 s 5 2 n 解析：設(shè)振動(dòng)圖象表達(dá)式為 y = Asin w t，由題意可知 w ti= 或312= n,其中3=二 6 6 T =|n rad/s，解得t1 = 0.25 s 或t2= 1.25 s，則游客舒服登船時(shí)間 t = t2-甘=1.0 s. 答案：C 3. 勁度系數(shù)為 20 N/cm 的彈簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖所示，在圖中 A. 振子所受的彈力大小為 0.5 N，方向指向 x軸的負(fù)方向 B. 振子的速度方向指向 x 軸的正方向 C. 在 04 s 內(nèi)振子做

3、了 1.75 次全振動(dòng) D. 在 04 s 內(nèi)振子通過(guò)的路程為 0.35 cm，位移為 0 解析：由題圖可知 A在t軸上方，位移x = 0.25 cm，所以彈力F= kx = 5 N，即彈力大 小為 5 N,方向指向x軸負(fù)方向，選項(xiàng) A 不正確；過(guò) A點(diǎn)作圖象的切線，該切線與 x軸的正 方向的夾角小于 90,切線斜率為正值，即振子的速度方向指向 x軸的正方向，故選項(xiàng) B 正確；t = 0、t = 4 s 時(shí)刻振子的位移都是最大，且都在 t軸的上方，在 04 s 內(nèi)完成兩次 全振動(dòng)，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；由于t = 0 時(shí)刻和t = 4 s 時(shí)刻振子都在最大位移處，所以在 04 s 內(nèi)振子的位移為零，

4、又由于振幅為 0.5 cm，在 04 s 內(nèi)振子完成了 2 次全振動(dòng)，所以在這 段時(shí)間內(nèi)振子通過(guò)的路程為 2X 4X 0.5 cm = 4 cm，故選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.綜上，應(yīng)選 B. A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（ 2 答案：B 4. （多選）鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過(guò)軌 端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊. 由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等， 所以這個(gè)沖擊力是周期性3 的，列車由于受到周期性的沖擊力做受迫振動(dòng)普通鋼軌長(zhǎng)為 12.6 m，列車的固有振動(dòng)周 期為 0.315 s .下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 列車的危險(xiǎn)速率為 40 m/s B. 列車過(guò)橋需要減速，是為了防止列車與

5、橋發(fā)生共振現(xiàn)象 C. 列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的 D. 增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行 解析：對(duì)于受迫振動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相等時(shí)將發(fā)生共振現(xiàn)象， 所以列車的危險(xiǎn) 速率v= T= 40 m/s, A 正確；為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，過(guò)橋時(shí)需要減速， B 正確；列車運(yùn)行 時(shí)的振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，只有共振時(shí)才等于列車的固有頻率，C 錯(cuò)誤；由v=T可 知，I增大，T不變，v變大，所以 D 正確. 答案：ABD 5. （2014 高考重慶卷）一豎直懸掛的彈簧振子， 下端裝有一記錄筆，在豎直面內(nèi)放置有一記 錄紙，當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí)， 以速率v水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙， 記錄筆

6、在紙下留下如圖所示 的圖象.yi、y2、X。、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)由此圖求振動(dòng)的周期和振幅. 課時(shí)作業(yè) 、單項(xiàng)選擇題 1關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移、加速度和速度的關(guān)系，下列說(shuō)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 度方向相解析：設(shè)周期為 T,振幅為 A 由題意知一個(gè)周期內(nèi)記錄紙的位移為 2x0，由 x = vT 得 2X0 V， 答案:

7、2X0 v yiy 2 4 反 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. 答案：C5 2. 如圖所示， 彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中，振子從 a到b歷時(shí) 0.2 s，振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度 相同若它從b再回到a的最短時(shí)間為 0.4 s，則該振子的振動(dòng)頻率為（ ） B. 1.25 Hz D. 2.5 Hz 答案：B 3. 一彈簧振子的位移 y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y = 0.1sin（2.5 n t），位移y的單位為 m, 時(shí)間t的單位為 s,則（ ） A. 彈簧振子的振幅為 0.2 m B. 彈簧振子的

8、周期為 1.25 s C. 在t = 0.2 s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零 D. 在任意 0.2 s時(shí)間內(nèi)，振子的位移均為 0.1 m A. 1 Hz C. 2 Hz 解析：由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知, =T= 1.25 Hz，選項(xiàng) B 正確. t Ob= 0.1 s tbc = 0.1 s，故 T= 0.2 s 4 ，解得 T= 0.8 s , f 解析：由y t關(guān)系可知，彈簧振子的振幅為 2 n 0.1 m 選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；彈簧振子的周期為 T= 3 2 n 2.5 n s = 0.8 s ，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；在t = 0.2 s 時(shí)，y = 0.1 m，即振子到達(dá)最高點(diǎn)，此時(shí)振 子的運(yùn)動(dòng)速度為零,

9、 選項(xiàng) C 正確；只有當(dāng)振子從平衡位置或者從最高點(diǎn) （或最低點(diǎn)）開(kāi)始計(jì)時(shí) 時(shí)，經(jīng)過(guò) 4= 0.2 s，振子的位移才為 A= 0.1 m，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤. 答案：C 4. 做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的 1 一 4 倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度 A. 頻率、振幅都不變 C. 頻率不變、振幅改B. 頻率、振幅都改變 D. 頻率改變、振幅不6 可知hz h,振幅改變，故選 C.解析：由單擺周期公式 T= 2n ； 知，周期只與I g有關(guān)，與m和v無(wú)關(guān)，周期不變，頻 率不變. 改變質(zhì)量前，設(shè)擺球運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的高度差為 mgh=如 h,最低點(diǎn)速度為v,則 質(zhì)量改4mgh 1 =1

10、X4mK 7 答案：C 5個(gè)彈簧振子沿 x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置 0為x軸坐標(biāo)原點(diǎn)從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)， 經(jīng)過(guò)四分之一周期，振子具有沿 x軸正方向的最大加速度.能正確反映振子位移 x與時(shí)間t 關(guān)系的圖象是（ ） 0 D 解析：如圖所示，0為平衡位置，由題意知 t =扌時(shí)，振子具有正向最大加速度，故此時(shí)振子 應(yīng)在A處，位移x為負(fù)的最大值分析各圖象知，只有 A 項(xiàng)正確. A O B x 答案：A 6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 2

11、8.1 16.5 8.3 A.f 固=60 Hz B. 60 Hzf 固70 Hz C. 50 Hzf固60 Hz D.以上三個(gè)都不對(duì) 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 5060 Hz 范圍內(nèi)時(shí)，振幅變化最小，因此 50 Hzf固60 Hz，即 C 正確. 答案：C 7如圖甲所示，彈簧振子以 O點(diǎn)為平衡位置，在 A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)取向右為正方 向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是 （ ） 8 A. t = 0.8

12、 s時(shí)，振子的速度方向向左 B. t = 0.2 s時(shí)，振子在 O點(diǎn)右側(cè) 6 cm 處 C. t = 0.4 s和t = 1.2 s時(shí)，振子的加速度完全相同 D. t = 0.4 s到t = 0.8 s 的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小 解析：從t = 0.8 s時(shí)起，再過(guò)一段微小時(shí)間，振子的位移為負(fù)值，因?yàn)槿∠蛴覟檎较颍?5 冗 故t = 0.8 s時(shí)，速度方向向左，A 正確；由題中圖象得振子的位移表達(dá)式為 x= 12sin 4 t cm,故t = 0.2 s時(shí)，x = 6 2 cm,故 B 錯(cuò)誤；t = 0.4 s和t = 1.2 s 時(shí)，振子的位移方向相 kx 反，由a= 知，加速度方向相

13、反， C 錯(cuò)誤；t = 0.4 s到t = 0.8 s 的時(shí)間內(nèi)，振子的位 m 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. 答案：A 二、多項(xiàng)選擇題 &某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為 x=Asin -t，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 n 解析：由x= Asin t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 4 1 是匚個(gè)周期.根

14、據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象中的對(duì)稱性可知 A、D 選項(xiàng)正確. 4 答案：AD 9甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，則可知 （ ） A. 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=2 : 1 C. 振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大 D. 振子的振動(dòng)頻率之比 f甲：f乙=1 : 2 9 解析：從圖象中可以看出， 兩彈簧振子周期之比 T甲：T乙=2 : 1,得頻率之比f(wàn)甲：f乙=1 : 2, D 選項(xiàng)正確；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(shuō)明兩彈簧10 振子不同，A 錯(cuò)誤；由于彈簧的勁度系數(shù) k不一定相同，所以兩振子所受回復(fù)力 (F= kx) 的最大值之比F

15、甲：F乙不一定為 2 : 1,所以 B 錯(cuò)誤；對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析可知， 在振子達(dá)到 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，所以 C 正確. 答案：CD 三、非選擇題 10. (2 014 高考上海卷)某小組在做“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)后， 為進(jìn)一步探究，將 單擺的輕質(zhì)細(xì)線改為剛性重桿通過(guò)查資料得知，這樣做成的“復(fù)擺”做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期 T =2 u mgr，式中I c為由該擺決定的常量， m為擺的質(zhì)量，g為重力加速度，r為轉(zhuǎn)軸 到中心C的距離.如圖甲，實(shí)驗(yàn)時(shí)桿上不同位置打上多個(gè)小孔， 將其中一個(gè)小

16、孔穿在光滑水 平軸O上，使桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，測(cè)量并記錄 r和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期 T；然后將不同位置的孔穿過(guò) 軸上重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表，并測(cè)得擺的質(zhì)量 mF 0.50 kg. r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64 ip g的測(cè)量值 .(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位) .(選填“偏大”“偏小”或 解析：(1)由 因此橫坐標(biāo)為 (2)根據(jù) TV 圖象的斜率 . 2 I c + mr e ，整理得 mgr f r1 2 3,縱坐標(biāo)即為TV. 2 2 2 4 u r 4 u ” - 4 冗 = + Ic,可知 g mg 2

17、 4 u k = g T= 2 冗 2 2 4 冗2 4 冗 r = r + I c g mg 2 mgIc 與 4 冗2 的單位是相同的， 因此Ic的單位為 kg m 2. g 由圖可知k= 1.95 1.25 59-詛 11 根據(jù)上式可知，擺的質(zhì)量的測(cè)量值偏大，不影響重力加速度的測(cè)量值，即為不變. 答案： r (2)kg m2 0.17 (3)不變 11 如圖甲是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，BC是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置.設(shè) 向右為正方向圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象根據(jù)圖象回答: 12.(2015 溫州十校聯(lián)合體期中)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在BC兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).在 t = 0 時(shí)

18、刻，振子從 O B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t = 0.2 s時(shí)，振子速度第一次 變?yōu)橐籚；在t = 0.5 s時(shí)，振子速度第二次變?yōu)橐?V. (1) 求彈簧振子的振動(dòng)周期 T; (2) 若B、C之間的距離為 25 cm，求振子在 4.0 s內(nèi)通過(guò)的路程； (3) 若B、C之間的距離為 25 cm,從平衡位置計(jì)時(shí)，寫出彈簧振子位移表達(dá)式，并畫出彈簧 振子的振動(dòng)圖象. 解析：(1)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示，由對(duì)稱性可得 C P B 0 若B、C之間距離為 25 cm , ,一 1 則振幅 A= 25 cm= 12.5 cm 振子 4.0 s 內(nèi)通過(guò)的路程 4 s= ,x4X 12.5 c m= 200 cm , 2 n 根據(jù) x= Asin 31 , A= 12.5 cm , w = 丁 = 2 n解得g= 4 n k 10.7 m/s 由圖可知 4n 2 mg Ic = 1.25，則 I c 0.17 (1) 單擺振動(dòng)的頻率是多大? (2) 開(kāi)始時(shí)擺球在何位置？ (3) 若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?解析：(1)由題圖乙知周期 10 m/s2,這個(gè)擺的擺長(zhǎng)是多少？ 1 T= 0.8 s ，則頻率 f =1.25 Hz. (