2025届高考物理一轮总复习第7单元机械振动与机械波作业19机械振动课件新人教版

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微练一　简谐运动的描述1.一位游客在湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20 cm,周期为3.0 s。当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10 cm时,游客能舒服地登船。在一个周期内,游客能舒服登船的时间是(　　)A.0.5 s sC.1.0 sD.1.5 s
解析 把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,在船上升经过平衡位置时开始计时,其振动方程为y=Asin t,代入数据得y=20sin t(cm),由题意可知满足条件时有y≥10 cm,0≤t≤3 s,可解得0.25 s≤t≤1.25 s,故在一个周期内,游客能舒服登船的时间是1.25 s-0.25 s=1.0 s,故选C。
微练二　简谐运动图像的理解和应用
2.(2023浙江1月选考)如图甲所示,一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO',接入电阻R构成回路。导体杆处于竖直向上的匀强磁场中,将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放,导体杆开始下摆。当R=R0时,导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度,则当R=2R0时,导体杆振动图像是(　　)
解析 导体杆切割磁感线时,回路中产生感应电流,由楞次定律可得,导体杆受到的安培力总是阻碍导体杆的运动。当R从R0变为2R0时,回路中的电阻增大,则电流减小,导体杆所受安培力减小,即导体杆在摆动时所受的阻力减弱,杆从开始摆动到停止,运动的路程和经历的时间变长,故选B。
3.(多选)如图甲所示,装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中,水面足够大,把玻璃管向下缓慢按压4 cm后放手,忽略运动阻力,玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动,测得振动周期为0.5 s。以竖直向上为正方向,某时刻开始计时,其振动图像如图乙所示,其中A为振幅。对于玻璃管,下列说法正确的是(　　)
A.回复力等于重力和浮力的合力B.振动过程中动能和重力势能相互转化,玻璃管的机械能守恒D.在t1~t2时间内,位移减小,加速度减小,速度增大
解析 玻璃管振动过程中,受到重力和水的浮力,这两个力的合力充当回复力,故A正确;玻璃管在振动过程中,水的浮力对玻璃管做功,故振动过程中,玻璃管的机械能不守恒,故B错误;由于振动周期为0.5 s,故ω= =4π rad/s,由题图乙可知振动位移的函数表达式为 ,故C正确;由题图乙可知,t1~t2时间内玻璃管在靠近平衡位置,故位移减小,加速度减小,速度增大,故D正确。
微练三　单摆周期公式的应用4.如图甲所示,细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器,注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度,当注射器摆动时,沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板,得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示,若测得木板长度为L,墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处,已知重力加速度为g,则该单摆的等效摆长为(　　)
5.(多选)甲、乙两个单摆做简谐运动的图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.甲、乙两摆的振幅之比为2∶1B.t=2 s时,甲摆的重力势能最小,乙摆的动能为零C.甲、乙两摆的摆长之比为4∶1D.甲、乙两摆摆球在最低点时摆线的拉力大小一定相等
解析 由题图知甲、乙两摆的振幅分别为2 cm、1 cm,故A正确;t=2 s时,甲摆在平衡位置处,重力势能最小,乙摆在正向最大位移处,动能为零,B正确;甲、乙两摆的周期之比为1∶2,由单摆的周期公式 ,得到甲、乙两摆的摆长之比为1∶4,C错误;由题目中的条件不能比较甲、乙两摆摆球在最低点时摆线的拉力大小,D错误。
微练四　受迫振动6.轿车的“悬挂系统”是指由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的整个支持系统。已知某型号轿车“悬挂系统”的固有频率是2 Hz。如图所示,这辆汽车正匀速通过某路口的条状减速带,已知相邻两条减速带间的距离为1.0 m,该车经过该减速带过程中,下列说法正确的是(　　)
A.当该轿车通过减速带时,车身上下振动的频率均为2 Hz,与车速无关B.该轿车通过减速带的速度越大,车身上下颠簸得越剧烈C.当该轿车以2 m/s的速度通过减速带时,车身上下颠簸得最剧烈D.当该轿车以不同速度通过减速带时,车身上下颠簸的剧烈程度一定不同
7.(多选)甲、乙两位同学分别在两个不同城市做“用单摆测重力加速度”的实验,记录不同摆长L对应的周期T,共同绘制的T2-L图像如图a中A、B所示。此外乙同学还对实验的单摆施加了驱动力使其做受迫振动,并绘制了此单摆的共振曲线,如图b所示。下列说法正确的是(　　)
A.由图a分析可知A图像所对应的实验地点重力加速度较大B.单摆的固有周期由摆长和当地的重力加速度共同决定C.由图b可知,乙同学探究受迫振动的单摆摆长约为1 mD.如果乙同学增大摆长,得到的共振曲线的峰值位置将向右移动
8.(2022浙江1月选考)图甲中的装置水平放置,将小球从平衡位置O拉到A后释放,小球在O点附近来回振动;图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作,下列说法正确的是(　　)A.甲图中的小球将保持静止B.甲图中的小球仍将来回振动C.乙图中的小球仍将来回摆动D.乙图中的小球将做匀速圆周运动
解析 空间站中的物体处于完全失重状态,甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响,则小球仍将在弹力的作用下来回振动,A错误,B正确;图乙中的小球在地面上由静止释放时,所受的回复力是重力的分量,而在空间站中处于完全失重时,回复力为零,则小球由静止释放时,小球仍静止不动,不会来回摆动,也不会做匀速圆周运动,若给小球一定的初速度,则小球在竖直面内做匀速圆周运动,C、D错误。
9.(多选)(2023山东卷)如图所示,沿水平方向做简谐振动的质点,依次通过相距L的A、B两点。已知质点在A点的位移大小为振幅的一半,B点位移大小是A点的 倍,质点经过A点时开始计时,t时刻第二次经过B点,该振动的振幅和周期可能是(　　)
10.(多选)(2022湖南卷改编)下端附着重物的粗细均匀木棒,竖直浮在河面,在重力和浮力作用下,沿竖直方向做频率为1 Hz的简谐运动;与此同时,木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动,如图甲所示。以木棒所受浮力F为纵轴,木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系,浮力F随水平位移x的变化如图乙所示。已知河水密度为ρ,木棒横截面积为S,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)
A.x从0.05 m到0.15 m的过程中,木棒的动能先增大后减小B.x从0.21 m到0.25 m的过程中,木棒加速度方向竖直向下,大小逐渐变小C.x=0.35 m和x=0.45 m时,木棒的速度大小相等,方向相反D.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为