(浙江選考)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案
《(浙江選考)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(浙江選考)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案(15頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、(浙江選考)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 第1講 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案 [選考導(dǎo)航] 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 歷次選考統(tǒng)計(jì) 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11 機(jī)械振動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) b 15 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述 c 15 15 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 b 15 單擺 c 15 21 21 外力作用下的振動(dòng) b 機(jī)械波 波的形成和傳播 b 16
2、 波的圖象 b 15 15 16 波長(zhǎng)、頻率和波速 c 14 15 15 16 16 波的衍射和干涉 b 15 15 多普勒效應(yīng) b 惠更斯原理 b 光 光的反射與折射 c 14 14 全反射 c 14 14 光的干涉 c 14 16 光的衍射 b 14 光的偏振 b 光的顏色、色散 b 激光 a
3、 電磁波 電磁波的發(fā)現(xiàn) a 電磁振蕩 c 電磁波的發(fā)射和接收 b 電磁波與信息化社會(huì) a 電磁波譜 a 實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 21 實(shí)驗(yàn)15 測(cè)定玻璃的折射率 21 實(shí)驗(yàn)16 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測(cè)量頭) 21 知識(shí)排查 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 1.概念:如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動(dòng)圖象是一條正弦曲線,這樣的
4、振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 2.描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量 (1)位移x:由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段,是矢量。 (2)振幅A:振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離,是標(biāo)量,表示振動(dòng)的強(qiáng)弱。 (3)周期T和頻率f:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間叫周期;而頻率則等于單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。它們均是表示振動(dòng)快慢的物理量,二者互為倒數(shù)。 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 (1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:F=-kx,F(xiàn)指回復(fù)力,回復(fù)力大小總是與它偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總是指向平衡位置。 (2)運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:x=Asin__(ωt+φ),其中A代表振幅,角速度ω=2πf,(ωt+φ)表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
5、的相位,φ叫做初相位。 4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 (1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象:是一條正弦曲線,表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。 (2)圖象的應(yīng)用:醫(yī)院里的心電圖、地震儀中繪制地震曲線的裝置。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 1.回復(fù)力 項(xiàng)目 內(nèi)容 定義 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)受到的總能使其回到平衡位置的力 方向 指向平衡位置 表達(dá)式 F=-kx 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征 如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 3.振動(dòng)系統(tǒng)(彈簧振子)的狀態(tài)與能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系 彈簧振子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程就是動(dòng)能和勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 ①在最大位移處
6、,勢(shì)能最大,動(dòng)能為零。 ②在平衡位置處,動(dòng)能最大,勢(shì)能最小。 4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量特點(diǎn) 在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,而在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中都有一定的能量損耗,因此簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型。 單擺 1.定義:用細(xì)線懸掛一小球,上端固定,如果懸掛小球的細(xì)線的形變和質(zhì)量可以忽略,線長(zhǎng)又比球的直徑大得多,這樣的裝置叫單擺。單擺是實(shí)際擺的理想化模型。 2.單擺的回復(fù)力:回復(fù)力為球重力沿切線方向的分力,單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是最大擺角小于5°。 3.周期公式:T=2π,是荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)的;單擺的等時(shí)性是指周期與振幅無(wú)關(guān)。 受迫振動(dòng)與共振 1.受迫振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的
7、振動(dòng)。 2.受迫振動(dòng)的特點(diǎn):受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí),系統(tǒng)的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。 3.共振:做受迫振動(dòng)的物體,它的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近,其振幅就越大,當(dāng)二者相等時(shí),振幅達(dá)到最大,這就是共振現(xiàn)象。 小題速練 1.思考判斷 (1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置就是質(zhì)點(diǎn)所受合力為零的位置( ) (2)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)先后通過(guò)同一點(diǎn),回復(fù)力、速度、加速度、位移都是相同的( ) (3)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),速度增大時(shí),其加速度一定減小( ) (4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力肯定不是恒力( ) (5)彈簧振子每次經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí),位移為零,動(dòng)能為零( ) (6)物體做受迫振
8、動(dòng)時(shí),其振動(dòng)頻率與固有頻率無(wú)關(guān)( ) (7)發(fā)生共振時(shí),驅(qū)動(dòng)力可能對(duì)系統(tǒng)做正功,也可能對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× 2.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,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反 解析 位移減小時(shí),加速度減小,速度增大,A錯(cuò)誤;
9、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 C 3.(多選)下列說(shuō)法正確的是( ) A.在同一地點(diǎn),單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長(zhǎng)成正比 B.彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 C.在同一地點(diǎn),當(dāng)擺長(zhǎng)不變時(shí),擺球質(zhì)量越大,單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期越小 D.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期,就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向 解析 根據(jù)單擺周期公式T=2π可以知道,在同一地點(diǎn),重力加速度g為定值,故周期的平方與其擺長(zhǎng)成正比,故選項(xiàng)A正確;彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),只有動(dòng)能和勢(shì)能參與轉(zhuǎn)化,根據(jù)機(jī)械能守恒條件可以知道,
10、振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變,故選項(xiàng)B正確;根據(jù)單擺周期公式T=2π可以知道,單擺的周期與質(zhì)量無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若彈簧振子初始時(shí)刻的位置在平衡位置,知道周期后,可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向,若彈簧振子初始時(shí)刻的位置不在平衡位置,則無(wú)法確定,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AB 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的五個(gè)特征 1.受力特征 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力滿足F=-kx,位移x與回復(fù)力的方向相反。由牛頓第二定律知,加速度a與位移的大小成正比,方向相反。 2.運(yùn)動(dòng)特征 (1)當(dāng)v、a同向(即v、F同向,也就是v、x反向)時(shí),v一定增大。 (2)當(dāng)v、a反向(即v、F反向,也就是v、x同向)
11、時(shí),v一定減小。 (3)當(dāng)物體靠近平衡位置時(shí),a、F、x都減小,v增大。 (4)當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),a、F、x都增大,v減小。 3.能量特征 對(duì)彈簧振子和單擺來(lái)說(shuō),振幅越大,能量越大,在振動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒。 4.周期性特征 物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),其位移、回復(fù)力、加速度、速度等矢量都隨時(shí)間做周期性的變化,它們的周期就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T。物體的動(dòng)能和勢(shì)能也隨時(shí)間做周期性的變化,其周期為。 5.對(duì)稱性特征 (1)速率的對(duì)稱性:物體在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩位置具有相等的速率。 (2)時(shí)間的對(duì)稱性:物體通過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩段位移的時(shí)間相等。在振動(dòng)過(guò)程中,物體通過(guò)
12、任意兩點(diǎn)A、B的時(shí)間與逆向通過(guò)這兩點(diǎn)的時(shí)間相等。 (3)加速度的對(duì)稱性:物體在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩位置具有等大、反向的加速度。 【典例】一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( ) A.若位移為負(fù)值,則速度一定為正值 B.振子通過(guò)平衡位置時(shí),速度為零 C.振子每次通過(guò)平衡位置時(shí),速度相同 D.振子每次通過(guò)同一位置時(shí),速度不一定相同 解析 在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,速度方向可能與位移方向相同,也可能相反,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;振子每次通過(guò)平衡位置時(shí),速度都最大,但速度方向可能相同,也可能相反,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確。 答案 D 1.(2018·寧波模擬)(多選)一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它所受的回
13、復(fù)力F隨時(shí)間t變化的圖象為正弦曲線,如圖1所示,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A.在t從0到2 s時(shí)間內(nèi),彈簧振子做減速運(yùn)動(dòng) B.在t1=3 s和t2=5 s時(shí),彈簧振子的速度大小相等,方向相反 C.在t2=5 s和t3=7 s時(shí),彈簧振子的位移大小相等,方向相同 D.在t從0到4 s時(shí)間內(nèi),t=2 s時(shí)刻彈簧振子所受回復(fù)力做功的功率最大 解析 在t從0到2 s時(shí)間內(nèi),彈簧振子所受的回復(fù)力增大,說(shuō)明位移在增大,振子做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;從題圖中可以看出,在t1=3 s和t2=5 s時(shí),振子所受的回復(fù)力大小相等,振子的速度大小相等,速度方向相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從題圖中可以看出,
14、在t2=5 s和t3=7 s時(shí),回復(fù)力大小相等,方向相同,則有彈簧振子的位移大小相等,方向相同,選項(xiàng)C正確;從題圖中可以看出,t=2 s時(shí)刻彈簧振子所受的回復(fù)力最大,振子的速度為零,則回復(fù)力做功的功率為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AC 2.如圖2甲所示,水平的光滑桿上有一彈簧振子,振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在a、b兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖乙所示。由振動(dòng)圖象可以得知( ) 圖2 A.振子的振動(dòng)周期等于t1 B.在t=0時(shí)刻,振子的位置在a點(diǎn) C.在t=t1時(shí)刻,振子的速度為零 D.從t1到t2,振子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 解析 由題圖乙可知,振子的振動(dòng)周期等于2t1,故A錯(cuò)誤;
15、在t=0時(shí)刻,振子的位置在O點(diǎn),故B錯(cuò)誤;在t=t1時(shí)刻,振子在平衡位置,其速度最大,故C錯(cuò)誤;由題圖乙可看出,從t1到t2,振子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),故D正確。 答案 D 3.(多選)如圖3是一彈簧振子,O為平衡位置,則振子從a→O運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖3 A.位移不斷減小 B.速度不斷減小 C.加速度不斷減小 D.彈簧的彈性勢(shì)能不斷增大 解析 振子從a→O運(yùn)動(dòng)的過(guò)程是靠近平衡位置,故位移減小,速度增大,加速度減小,彈性勢(shì)能減小;故B、D錯(cuò)誤,A、C正確。 答案 AC 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 x=Asin(ωt+φ)
16、 2.根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可獲取的信息 (1)確定振動(dòng)的振幅A和周期T。(如圖4所示) 圖4 (2)可以確定振動(dòng)物體在任一時(shí)刻的位移。 (3)確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。判斷方法:振動(dòng)方向可以根據(jù)下一時(shí)刻位移的變化來(lái)判定。下一時(shí)刻位移若增加,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是遠(yuǎn)離平衡位置;下一時(shí)刻位移如果減小,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向指向平衡位置。 (4)比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度(回復(fù)力)的大小和方向。 (5)比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能和動(dòng)能的大小。質(zhì)點(diǎn)的位移越大,它所具有的勢(shì)能越大,動(dòng)能則越小。 3.振動(dòng)圖象的物理意義 圖象描述的是振子相對(duì)平衡位置的位移隨時(shí)間變化的情況,不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。 1.一位
17、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)??砂延未?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 解析 設(shè)振動(dòng)圖象的表達(dá)式為y=Asin ωt, 由題意可知ωt1=或ωt2=π, 其中ω==π rad/s, 解得t1=0.25 s或t2=1.25 s, 則游客舒服登船時(shí)間Δt=t2-t1=1.0 s。 答案 C 2.(多選
18、)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.第3 s末與第5 s末的位移方向相同 D.第3 s末與第5 s末的速度方向相同 解析 根據(jù)x=Asin t可求得該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T=8 s,則該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象如圖所示,圖象的斜率為正表示速度為正,反之為負(fù),由圖可以看出第1 s末和第3 s末的位移相同,但斜率一正一負(fù),故速度方向相反,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;第3 s末和第5 s末的位移方向相反,但兩點(diǎn)的斜率均為負(fù),故速度方向相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案 AD 3.(多選)一質(zhì)
19、點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移x與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖5所示,由圖可知( ) 圖5 A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率是4 Hz B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是2 cm C.t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速度最大 D.在t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的振幅為零 解析 由題圖可以直接看出振幅為2 cm,周期為4 s,所以頻率為0.25 Hz,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置,速度最大,所以選項(xiàng)C正確;振幅等于質(zhì)點(diǎn) 偏離平衡位置的最大位移,與質(zhì)點(diǎn)的位移有著本質(zhì)的區(qū)別,t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移為零,但振幅仍為2 cm,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 BC 求解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),要緊緊抓住一個(gè)模型——水平方向振動(dòng)的彈簧
20、振子,熟練掌握振子的振動(dòng)過(guò)程以及振子振動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律,看到振動(dòng)圖象,頭腦中立即呈現(xiàn)出一幅彈簧振子振動(dòng)的圖景,再把問(wèn)題一一對(duì)應(yīng)、分析求解。 單擺周期公式的理解與應(yīng)用 1.對(duì)周期公式的理解 (1)單擺的周期公式在單擺偏角很小時(shí)成立。 (2)公式中l(wèi)是擺長(zhǎng),即懸點(diǎn)到擺球球心的距離l=l線+r球。 (3)公式中g(shù)是單擺所在地的重力加速度,由單擺所在的空間位置決定。 (4)周期T只與l和g有關(guān),與擺球質(zhì)量m與振幅無(wú)關(guān)。所以單擺的周期也叫固有周期。 2.周期公式應(yīng)用 (1)只要測(cè)出單擺擺長(zhǎng)l和周期T,就可以根據(jù)g=求當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭。 (2)可以制作計(jì)時(shí)儀器。 3.類單擺
21、如圖6所示,小球在光滑的圓弧上做類單擺運(yùn)動(dòng)(θ≤5°),其周期公式T=2π。 圖6 【典例】 (2016·4月浙江選考)(多選)擺球質(zhì)量相等的甲、乙兩單擺懸掛點(diǎn)高度相同,其振動(dòng)圖象如圖7所示。選懸掛點(diǎn)所在水平面為重力勢(shì)能的參考面,由圖可知( ) 圖7 A.甲、乙兩單擺擺長(zhǎng)之比是4∶9 B.ta時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺角相等 C.tb時(shí)刻甲、乙兩單擺的勢(shì)能差最大 D.tc時(shí)刻甲、乙兩單擺的速率相等 解析 由圖可知==,又因?yàn)門=2π,所以擺長(zhǎng)之比為,A正確;由于兩擺線長(zhǎng)度不同,在ta時(shí)刻離開平衡位置位移相等的位置,兩個(gè)單擺的擺角不相等,B錯(cuò)誤;因?yàn)榧椎臄[線短擺幅大,所以甲上
22、升的最大高度大于乙的,在tb時(shí)刻,乙在平衡位置最低處,而甲在最高處,因此兩者的勢(shì)能差是最大的,C正確;由于甲偏離平衡位置高度差大于乙的,所以甲經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度大于乙,所以D錯(cuò)誤。 答案 AC 1.圖8中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),現(xiàn)將擺球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉至A點(diǎn),此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài),釋放擺球,擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來(lái)回?cái)[動(dòng),B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置,則在擺動(dòng)過(guò)程中( ) 圖8 A.擺球在A點(diǎn)和C點(diǎn)處,速度為零,合力也為零 B.擺球在A點(diǎn)和C點(diǎn)處,速度為零,回復(fù)力也為零 C.擺球在B點(diǎn)處,速度最大,回復(fù)力也最大 D.擺球在B點(diǎn)處,速度最大,細(xì)線拉力也最大 解析 擺球在
23、擺動(dòng)過(guò)程中,最高點(diǎn)A、C處速度為零,回復(fù)力最大,合力不為零,在最低點(diǎn)B處,速度最大,回復(fù)力為零,細(xì)線的拉力最大。 答案 D 2.(多選)如圖9所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象,則下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖9 A.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等 B.甲擺的振幅比乙擺大 C.甲擺的機(jī)械能比乙擺大 D.在t=0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺 解析 由振動(dòng)圖象可以看出,甲擺的振幅比乙擺的大,兩單擺的振動(dòng)周期相同,根據(jù)單擺周期公式T=2π可得,甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等,故A、B正確;兩單擺的質(zhì)量未知,所以兩單擺的機(jī)械能無(wú)法比較,故C錯(cuò)誤;在t=0.5 s 時(shí),乙擺有負(fù)向最大位移,
24、即有正向最大加速度,而甲擺的位移為零,加速度為零,故D正確。 答案 ABD 外力作用下的振動(dòng) 1.自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng) 共振 受力情況 僅受回復(fù)力 受驅(qū)動(dòng)力作用 受驅(qū)動(dòng)力作用 振動(dòng)周期或頻率 由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定,即固有周期T0或固有頻率f0 由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定,即T=T驅(qū)或f=f驅(qū) T驅(qū)=T0 或f驅(qū)=f0 振動(dòng)能量 振動(dòng)物體的機(jī)械能不變 由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供 振動(dòng)物體獲得的能量最大 常見例子 彈簧振子或單擺(θ≤5°) 機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng) 共振篩、聲音的共鳴等 2.對(duì)共振的理解 (1)共振
25、曲線:如圖10所示, 圖10 橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f,縱坐標(biāo)為振幅A。它直觀地反映了驅(qū)動(dòng)力頻率對(duì)某固有頻率為f0的振動(dòng)系統(tǒng)受迫振動(dòng)振幅的影響,由圖可知,f與f0越接近,振幅A越大,當(dāng)f=f0時(shí),振幅A最大。 (2)受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化:做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換。 1.(多選)一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng),其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系)如圖11所示,則( ) 圖11 A.此單擺的固有周期約為2 s B.此單擺的擺長(zhǎng)約為1 m C.若擺長(zhǎng)增大,單擺的固有頻率增大 D.若擺長(zhǎng)增大,共振曲線的峰將向左移動(dòng) E.若擺長(zhǎng)減小,共
26、振曲線的峰將向左移動(dòng) 解析 由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz,固有周期為2 s;再由T=2π,得此單擺的擺長(zhǎng)約為1 m;若擺長(zhǎng)增大,單擺的固有周期增大,固有頻率減小,則共振曲線的峰將向左移動(dòng)。故選項(xiàng)A、B、D正確。 答案 ABD 2.(多選)如圖12所示,在一根張緊的水平繩上,懸掛有a、b、c、d、e五個(gè)單擺,讓a擺略偏離平衡位置后無(wú)初速釋放,在垂直紙面的平面內(nèi)振動(dòng),接著其余各擺也開始振動(dòng)。下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖12 A.各擺的振動(dòng)周期與a擺相同 B.各擺的振幅大小不同,c擺的振幅最大 C.各擺的振動(dòng)周期不同,c擺的周期最長(zhǎng) D.各擺均做自由振動(dòng) 解析
27、a擺做的是自由振動(dòng),周期就等于a擺的固有周期,其余各擺均做受迫振動(dòng),所以振動(dòng)周期均與a擺相同,故A正確,C、D錯(cuò)誤;c擺與a擺的擺長(zhǎng)相差不多,所以c擺所受驅(qū)動(dòng)力的頻率與其固有頻率十分接近,故c擺的振幅最大,B正確。 答案 AB 活頁(yè)作業(yè) (時(shí)間:30分鐘) A組 基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 1.如圖1所示,彈簧振子在B、C間振動(dòng),O為平衡位置,BO=OC=5 cm,若振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1 s,則下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖1 A.振子從B經(jīng)O到C完成一次全振動(dòng) B.振動(dòng)周期是1 s,振幅是10 cm C.經(jīng)過(guò)兩次全振動(dòng),振子通過(guò)的路程是20 cm D.從B開始經(jīng)過(guò)3 s,振子通過(guò)
28、的路程是30 cm 解析 振子從B→O→C僅完成了半次全振動(dòng),所以周期T=2×1 s=2 s,振幅A=BO=5 cm。振子在一次全振動(dòng)中通過(guò)的路程為4 A=20 cm,所以兩次全振動(dòng)中通過(guò)的路程為40 cm,3 s的時(shí)間為1.5 T,所以振子通過(guò)的路程為30 cm。 答案 D 2.(多選)單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型,其理想化條件是( ) A.擺線質(zhì)量不計(jì) B.擺線長(zhǎng)度不可伸縮 C.擺球的直徑比擺線長(zhǎng)度短得多 D.只要是單擺的運(yùn)動(dòng)就是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 解析 單擺由擺線和擺球組成,擺線只計(jì)長(zhǎng)度不計(jì)質(zhì)量,擺球只計(jì)質(zhì)量不計(jì)大小,且擺線不可伸縮。但把單擺作為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來(lái)處理是有條件
29、的,只有在擺角很小(θ≤5 °)的情況下才能視單擺運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。故正確答案為A、B、C。 答案 ABC 3.(多選)鋪設(shè)鐵軌時(shí),每?jī)筛撥壗佑|處都必須留有一定的間隙,做勻速運(yùn)動(dòng)的列車每次經(jīng)過(guò)軌道接縫處,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)沖擊力是周期性的,列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6 m,列車的固有周期為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)橋需減速,只是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象 C.列車運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的 D.鋼軌長(zhǎng)度越長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)速度越大 解析 由共振條件:驅(qū)動(dòng)
30、力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率,有=T,可算得危險(xiǎn)車速是40 m/s,且l越大時(shí)v越大,A、D選項(xiàng)正確;列車過(guò)橋需減速,是為了防止橋與火車發(fā)生共振現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;列車做受迫振動(dòng),其頻率由驅(qū)動(dòng)力頻率決定,列車速度不同,則振動(dòng)頻率不同,C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 AD 4.(多選)如圖2所示,彈簧下端懸掛一鋼球,上端固定,它們組成一個(gè)振動(dòng)的系統(tǒng)。用手把鋼球向上托起一段距離,然后釋放,鋼球便上下振動(dòng)起來(lái),若以豎直向下為正方向,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖2 A.鋼球的最低處為平衡位置 B.鋼球原來(lái)靜止時(shí)的位置為平衡位置 C.鋼球振動(dòng)到距原靜止位置下方3 cm處時(shí)位移為3 cm D.鋼球振動(dòng)到距
31、原靜止位置上方2 cm處時(shí)位移為2 cm 解析 振子的平衡位置為振子靜止時(shí)的位置,故A錯(cuò)誤,B正確;振動(dòng)中的位移為從平衡位置指向某時(shí)刻振子所在位置的有向線段,據(jù)題意可判斷C正確,D錯(cuò)誤。 答案 BC 5.(多選)如圖3所示為某物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖3 A.由P→Q,位移在增大 B.由P→Q,速度在增大 C.由M→N,位移先減小后增大 D.由M→N,位移始終減小 答案 AC 6.若單擺的擺長(zhǎng)不變,擺球的質(zhì)量由20 g增加為40 g,擺球離開平衡位置時(shí)最大角度由4°減為2°,則單擺振動(dòng)的( ) A.頻率不變,振幅不變 B.頻率不變,振
32、幅改變 C.頻率改變,振幅不變 D.頻率改變,振幅改變 解析 單擺的擺長(zhǎng)不變時(shí),單擺振動(dòng)的周期T=2π不變,頻率f=不變;擺長(zhǎng)不變時(shí),擺角越小,振幅越小,選項(xiàng)B正確。 答案 B 7.兩個(gè)彈簧振子,甲的固有頻率是100 Hz,乙的固有頻率是400 Hz,若它們均在頻率是300 Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),則振動(dòng)穩(wěn)定后( ) A.甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是100 Hz B.乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是300 Hz C.甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是300 Hz D.乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是400 Hz 解析 振動(dòng)穩(wěn)定后,受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;由于乙的固有頻率
33、更接近驅(qū)動(dòng)力頻率,所以乙的振幅較大,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤。 答案 B 8.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它的振動(dòng)圖象如圖4所示,則( ) 圖4 A.圖中的曲線部分是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 B.有向線段OA是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)間內(nèi)的位移 C.有向線段OA在x軸的投影是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)間內(nèi)的位移 D.有向線段OA的斜率是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的瞬時(shí)速率 解析 圖中的曲線是質(zhì)點(diǎn)位移與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,不是運(yùn)動(dòng)軌跡,A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)間內(nèi)的位移,應(yīng)是曲線在t1時(shí)刻的縱坐標(biāo),故B錯(cuò)誤,C正確;質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的瞬時(shí)速率應(yīng)是曲線在t1時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的曲線切線的斜率,D錯(cuò)誤。 答案 C 9.彈簧振子的質(zhì)量是2 kg,
34、當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置左側(cè)2 cm 時(shí),受到的回復(fù)力是4 N,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置右側(cè)4 cm 時(shí),它的加速度是( ) A.2 m/s2,向右 B.2 m/s2,向左 C.4 m/s2,向右 D.4 m/s2,向左 解析 由振動(dòng)的對(duì)稱性知右側(cè)4 cm處回復(fù)力為8 N,由a=-=-知a=4 m/s2,方向向左。 答案 D B組 能力提升 10.如圖5甲所示,彈簧振子以O(shè)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( ) 圖5 A.t=0.8 s時(shí),振子的速度方向向左 B.t=0.2 s時(shí),振子在O
35、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?,故t=0.8 s時(shí),速度方向向左,A正確;由圖象得振子的位移x=12sint(cm),故t=0.2 s時(shí),x=6 cm,故B錯(cuò)誤;t=0.4 s和t=1.2 s時(shí),振子的位移方向相反,由a=-知,加速度方向相反,C錯(cuò)誤;t=0.4 s到t=0.8 s的時(shí)間內(nèi),振子的位移逐漸減小,故振子逐漸靠近平衡位置,其速度逐漸增大,故D錯(cuò)誤。 答案 A 11.(多選)一彈簧振子
36、A的位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為x=0.1sin(2.5πt),位移x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.質(zhì)點(diǎn)在0.1 s末與0.3 s末的位移相同 解析 由振動(dòng)方程為y=0.1sin 2.5πt,可讀出振幅A=0.1 m,圓頻率ω=2.5π,故周期T== s=0.8 s,故A、B錯(cuò)誤; 在t=0.2 s時(shí),振子的位移最大,故速度最小,為零,故C正確;表達(dá)式對(duì)應(yīng)的振動(dòng)圖象如圖所示。根據(jù)圖象的對(duì)稱性,質(zhì)點(diǎn)在0.1 s末與0.3 s末的位移相等,故D正確。 答案 C
37、D 12.(多選)如圖6所示,兩單擺的擺長(zhǎng)相同,平衡時(shí)兩擺球剛好接觸,現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放,碰撞后,兩擺球分開各自做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量,則( ) 圖6 A.如果mA>mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè) B.如果mA<mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè) C.無(wú)論兩球質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè) D.無(wú)論兩球質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè) 解析 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T=2π與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān),因此兩單擺周期相同。碰后經(jīng)過(guò)T都將回到最低點(diǎn)再次發(fā)生碰撞,下一次碰撞一定發(fā)生在平衡位置,不可能在平衡位置左側(cè)或右側(cè),故C、D正確。解答本題的關(guān)鍵在于正確理解單擺的等時(shí)性。 答案 CD
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)6整理和復(fù)習(xí)2圖形與幾何第7課時(shí)圖形的位置練習(xí)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)6整理和復(fù)習(xí)2圖形與幾何第1課時(shí)圖形的認(rèn)識(shí)與測(cè)量1平面圖形的認(rèn)識(shí)練習(xí)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)6整理和復(fù)習(xí)1數(shù)與代數(shù)第10課時(shí)比和比例2作業(yè)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)4比例1比例的意義和基本性質(zhì)第3課時(shí)解比例練習(xí)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)3圓柱與圓錐1圓柱第7課時(shí)圓柱的體積3作業(yè)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)3圓柱與圓錐1圓柱第1節(jié)圓柱的認(rèn)識(shí)作業(yè)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)2百分?jǐn)?shù)(二)第1節(jié)折扣和成數(shù)作業(yè)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)1負(fù)數(shù)第1課時(shí)負(fù)數(shù)的初步認(rèn)識(shí)作業(yè)課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)期末復(fù)習(xí)考前模擬期末模擬訓(xùn)練二作業(yè)課件蘇教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)期末豐收?qǐng)@作業(yè)課件蘇教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)易錯(cuò)清單十二課件新人教版
- 標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)講義
- 2021年一年級(jí)語(yǔ)文上冊(cè)第六單元知識(shí)要點(diǎn)習(xí)題課件新人教版
- 2022春一年級(jí)語(yǔ)文下冊(cè)課文5識(shí)字測(cè)評(píng)習(xí)題課件新人教版
- 2023年六年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)6整理和復(fù)習(xí)4數(shù)學(xué)思考第1課時(shí)數(shù)學(xué)思考1練習(xí)課件新人教版