《2018年高考物理一轮复习专题55简谐运动及其描述单摆受迫振动和共振(测)(含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理一轮复习专题55简谐运动及其描述单摆受迫振动和共振(测)(含解析)（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题55简谐运动及其描述单摆受迫振动和共振【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中 .18题只有一项符合题目要求；912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得 3分，有选错的得0分。）1 利用盛沙的漏斗演示简谐振动，如果考虑漏斗里砂子逐渐减少，则沙摆的频率将：（ ）A. 逐渐增大B.逐渐减少C .先增大后减少D .先减小后增大【答案】D【解析】砂子逐渐减小，砂子和漏斗的重心将逐渐降低，砂子漏完后重心又升高，所以摆长先边长后变短，根据单摆周期公式 T =2二L知周期先变大后变小，频率先减小后增大，故g选D.【名师
2、点睛】此题是对单摆振动周期公式的考查；解题时关键是判断出重心位置的变化后直接应用单摆周期公式进行判断，难度不大，属于基础题。2. 关于简谐运动，下列说法正确的是：（）A、简谐运动一定是水平方向的运动B所有的振动都可以看作是简谐运动C物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线的轨迹线D只要振动图像是正弦曲线，物体一定做简谐运动【答案】D【解析】简谐运动可以是水平方向的运动，也可“是竖直方向的运动只要回复力满足F = 即可，故A错误；回 复力满足豆7的振动才是简谐运动，故B错误,物体做简谐运动时，位移随着时间按照正弦规律变化, 轨迹是直缆 故c错误；只要振动图象a-）是正弦曲绳 回复力就一定满定 s 物
3、体一定做简谐运 动故D正确【名师点睛】简谐运动是最基本也最简单的机械振动.当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置.它是一种由自身系统性质决定的周期性的运动；本题关键是明确简谐运动的定义；从力的角度看，回复力满足F - -kx；从运动的角度看，位移时间图象是正弦曲线。3. 做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是：（）A.位移B .速度C .力口速度D.回复力【答案】B【解析】振动物体的位移是平衡位置指向振子所在位置，每次经过同一位置时位移相同，故 错误；由于经过同一位置时速度有两种不同的方向，所以做简谐振动的质点每次经过同一位 置时，速度可能
4、不相同，故 B正确；加速度总与位移大小成正比，方向相反，每次经过同一 位置时位移相同，加速度必定相同，故C错误；回复力总与位移大小成正比，方向相反，每次经过同一位置时位移相同，回复力必定相同，故D错误；故选B.【名师点睛】本题考查对简谐运动周期性及特点的理解，要知道同一位置的位移一定相同， 加速度和回复力与位移都是成正比反向关系，由此进行判断三个物理量的关系4. 下列说法正确的是：（）A. 物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大B. 医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应C. 两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大D. 列波通过小孔发生
5、了衍射，波源频率越大，观察到的衍射现象越明显【答案】B【解析】物体做受迫振训主当驱动力的频率/等于物体的固有频率7&时，系统达到共振，振幅最犬，必错i島医生 利用超声液探测病人血管中血液的溢速利用声波的参普勒效曲3正确；振动加强区质点的位移可能为為 不一定大于振动减弱区的位移，C错淪产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小酣目差不埶而 不是由频率决定，D错島 故选盼【名师点睛】物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率f等于物体的固有频率fo时，物体做受迫振动振幅最大，发生共振；两列波发生干涉时，振动加强区域，总是 加强，两列波引起的位移方向始终相同，各质点的位移随时间做周期性变
6、化，它的位移某时 刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大；产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸 比波长小或相差不多。5. A、B两个完全一样的弹簧振子，把 A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B 的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么：（）A A、B运动的方向总是相同的 B A、B运动的方向总是相反的C A、B运动的方向有时相同、有时相反 D无法判断A、B运动的方向的关系【答案】A【解析】由题，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm同时放手， 两个振子同时开始做简谐运动，振幅分别为10cm和5cm，由于是完全相同的弹簧振子，它们振动的周期相同
7、，所以 A B运动的方向总是相同的，故选项A正确，选项BCD错误。【名师点睛】简谐运动的振动周期与振幅无关的特性称为简谐运动的等时性，基础题。6 光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m的两木块，下方木块与一劲度系数为弹簧相连,2f，使这两个木块弹簧的另一端固定在墙上，如图所示，已知两木块之间的最大静摩擦力为组成的系统像一个整体一样地振动，系统的最大振幅为:i*dm/2!k*制川；m3! dk4fk-# -【答案】C【解析】对整体最大振幅时有U诗“語，隔离分析,当最犬振幅时,两桶间的摩勵达到最犬静摩揀力./ = y ,所以心 故匚正确，。错误。【名师点睛】解决本题的关键会分析物体做简谐运动的回复力
8、是什么力知道该题中最大振 幅时两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力。7如图（a）所示，一弹簧振子在 AB间做简谐运动，0为平衡位置，图（b）是该振子做简谐 运动时的x-t图像，则关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图像中正确的是：（ ）【答案】C【解析】根据简谐运动振子的加速度与位移的关系kx a =m ，得到t = 0时刻振子的加速度a = 0，而且在前半个周期内加速度为负值.简谐运动的x -t图象是正弦曲线，则a -t图象也是正弦曲线,故C正确，选项ABD错误。【名师点睛】本题关键抓住简谐运动加速度与位移的关系，根据计时开始时刻的加速度及方 向选择图象。&如图（甲）所示，小球在内壁光滑的
9、固定半圆形轨道最低点附近做小角度振动，其振动图象如图（乙）所示，以下说法正确的是：( )钾1 ；4 t J-Aqi1乙A. ti时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最小B . t2时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最小C. t3时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最大D . t4时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最大【答案】A【解析】U时刻小球位于最大位移处，速度为零离平衡位蚩最远，与最低点切面夹甬最大，则轨道对它的支持力 最小，故A正确,七时刻小球业于平衡位番，位移为零，速度最大，根JE牛顿第二定律，可知，轨道对它 的支持力最大，B错误；右时刻小球处于员向位移最犬处，速度为Q,同A分析相同，故C
10、错误H时刻小 球处于平衝位墨，速度最大，故D错误.故选Ao【名师点睛】此题考查了简谐振动的特点；要记住简谐振动中：平衡位置处位移为0，加速度为0，速度最大；最大位移处加速度最大，速度为0;此题中小球在最低点的速度是最大的，对轨道的压力也是最大的；要能联系牛顿第二定律来判断9如图所示，劲度系数为 k的轻质弹簧上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M的物体A, A下面用细线悬挂一质量为 m的物体B,此时系统处于静止状态。现剪断细线使 B自由下 落，当物体A向上运动第一次到达最高点时，弹簧对 A的拉力大小恰好等于 mg此时B尚未 落地且速度为v,则：（）A. 物体A的质量M=2mB. A与弹簧组成的
11、系统振动周期为 4v/gC. A运动到最高点时加速度为 gD. A从最低点运动到最高点的过程中弹簧弹性势能的减少量为Mg2/ k【答案】AD【解折】系统处于静止状态时有血匸（姙+,码断细线的瞬间，M的加速度为:二 朋严，当M达到最高点时，占=竺严劭a =白，则由以上两式可得：M = 2m, A正确小尸落到速度为、的过亀A完成了半个全振动，所以M与弹蓄组成的系统振动周期葩时衆皿运动到最高点时加速度为刃 Jg，C错误；由功能关系丄从最低点运动到最高点的过程中弹蕃弾性势能的减少量为 且AA二陛也亟世二座，所臥AE严鱷匚D正确;故选ALL k ic kk【名师点睛】这是一个竖直弹簧振子模型，要抓住振子
12、运动过程各物理量关于平衡位置的对称性这一特点，所以在最低点和最高点，加速度大小小相等，方向相反，从而确定质量关系，结合B的自由落体运动，得出振子的振动周期。10如图是一弹簧振子， O为平衡位置，则振子从 aO运动的过程中，下列说法正确的是：（ ）A.位移不断减小B速度不断减小C. 加速度不断减小D弹簧的弹性势能不断增大【答案】AC【解析】振子从atO运动的过程是靠近平衡位置，故位移减小，速度增加，加速度减小，弹性势能减 小；故BD错误，AC正确；故选 AC.11 将一单摆向右拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向左摆动，用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动
13、过程的频闪照片，摆球从最 高点M摆至左边最高点 N时，以下说法正确的是：（）A、摆线碰到障碍物前后的摆长之比为4:1B摆线碰到障碍物前后的摆长之比为2:1C摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大D摆线经过最低点时，角速度不变，半径减小，摆线张力变大【答案】AC【解析】由单摆的周期公式眄占可知，皿宀 由于是频闪照片，图中相邻两小球的影像的时间间隔是相同的,所以周期之比是4Z周期平方比是4故A正為E错误；机械能守恒，摆线经过最低点时，小球线2速度不变由阿b力知识，加萨加二可知减卜 摆线张力尸变大角速度娈大，故c正确，D错 r*O【名师点睛】解决本题的关键掌握单摆的周期公式T=2- L
14、，以及知道摆线经过最低点时与障碍物碰撞前后的线速度大小不变。12. 一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列叙述正确的是：（）A、质点的振动频率为 4 HzB在10s内质点经过的路程是 20cmC在5s末，速度为零，加速度最大D在t =1.5s和t =4.5s两时刻质点的位移大小相等【答案】BCD【解析】1由图读出周期为T =4s，则频率为f0.25Hz，故A错误；质点在一个周期内通过的路程是4个振幅，t=10s=2.5T，则在10s内质点经过的路程是 s=2.5 4A=10 2cm = 20cm ,故B正确；在5s末，质点位于最大位移处，速度为零，加速度最大，故C正确；由图看出，在t =1.5
15、s和t =4.5s两时刻质点位移大小相等，故D正确。【名师点睛】由图读出周期，求出频率质点在一个周期内通过的路程是4个振幅，根据时间与周期的关系，求出质点在10s内经过的路程，根据质点的位置，分析速度和加速度，在t =1.5s和t =4.5s两时刻质点位移大小相等。二、非选择题（本大题共 4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13. （10分）如图所示，质量为 m的物块放在弹簧上，与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动，当振幅为A时，物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍，则物体对弹簧的最小压力是多少？要使物体在振动中不离开弹簧，振幅不能超过多大？1【答案】-mg， 2A2【解
