第八章 第21练 波的传播与图像 - 备战2022年新高考物理【高考高手】必刷小题（新高考Word版）

第20练　简谐运动的表达式及图像 【真题热身练】 1.AC　由简谐运动的特点可知,当偏角增大,摆球偏离平衡位置的位移增大,A项正确;当偏角增大,动能转化为重力势能,所以速度减小,B项错误;由回复力F=-kx可知,位移增大,回复力增大,C项正确;单摆做简谐运动过程中只有重力做功,所以机械能守恒,D项错误。 2.A　由振子的运动图像可知,t=1 s时,振子的位移正向最大,振子速度为零,加速度为负的最大,A项正确。t=2 s时,振子的位移为零,振子速度为负的最大值,加速度为零,B项错误。t=3 s时,振子的位移负向最大,速度为零,加速度为正的最大值,C项错误。t=4 s时,振子的位移为零,振子速度为正的最大值,加速度为零,D项错误。 3.A　由题意可知,起始时刻弹簧振子位于正向位移最大处,A项正确。 4.ABD　根据单摆的周期公式T=2π,得T2=L。在同一地点,g一定,则知T2与L成正比,即单摆做简谐运动的周期的二次方与其摆长成正比,A项正确。弹簧振子做简谐振动时,振动系统的机械能守恒,即振动系统的势能与动能之和保持不变,B项正确。根据单摆的周期公式T=2π,知单摆做简谐振动的周期与摆球质量无关,C项错误。系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,与固有频率无关,D项正确。振动质点在同一位置振动方向有两种,所以已知弹簧振子初始时刻的位置,不知道初始时刻振子的振动方向,根据振动周期,不能知道振子在任意时刻运动速度的方向,E项错误。 5.CD　波速v== m/s=1 m/s,在6 s内传播的距离x=vt=1×6 m=6 m,M点离两个波源的距离都是7 m,振动传不到M点,A项错误;M点离两个波源的距离都是7 m,是振动加强点,振幅是2 cm,做简谐运动,位移是变化的,B项错误;PS1=4 m,PS2=10 m,PS2-PS1=6 m=,P点是振动减弱区,始终静止,C项正确;QS1=10.5 m,t1==10.5 s,波源S1经过10.5 s把振动竖直向下传到Q点,QS2=3.5 m,t2==3.5 s,波源S2经过3.5 s把振动竖直向下传到Q点,然后Q点做了7 s的简谐运动后处于波峰,则Q点竖直向下振动,D项正确。 6.AD　由题意可知振子在1 s内由-0.1 m的位置运动到0.1 m的位置,若其振幅为0.1 m,则Δt=n+T=1 s(n=0、1、2、3…),则n=1时T= s,但T不可能等于 s,A项正确、B项错误;若简谐运动的振幅为0.2 m,由题意知振动方程式x=0.2sinωt-,若t=1 s时质点沿x轴正向振动,满足n+T=1 s(n=0,1,2…),当n=0时,T=6 s;若t=1 s时质点沿x轴负向振动,满足n+T=1 s(n=0,1,2…),可得C项错误,D项正确。 【模拟突破练】 1.A　由题知借鉴“冲淡重力”使小球在斜面上摆动,即利用斜面减小加速度,重力沿斜面向下的分力支持单摆的摆动,则有g模=a=gsin θ,要研究单摆周期与g模的关系,要改变g模,则改变倾角θ,故斜面在该实验中有两个作用,一是“冲淡重力”,增大T,使T易于测量,二是可改变g模,实现自变量变化并合理外推,A项正确。 2.B　设该圆弧对应的半径为R,小球沿光滑圆弧面ABD运动到底端的时间相当于摆长为R的单摆周期的,则有t=×2π=,小球光滑斜面ACD滑到D的时间为t',根据等时圆原理可得t'=2,所以t'=t,B项正确。 3.A　球发生摆动时因为观众晃动秋千使球做了受迫振动,球的摆动幅度和观众晃动秋千频率与秋千的固有摆动频率有关,根据T=2π,可知秋千的固有频率只与摆长和重力加速度有关,与质量没有关系,A项错误;发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动,说明重心高度大致相同,否则球跟随观众摆动不明显,B项正确;受迫振动的周期频率等于驱动力的周期频率,故摆球的振动周期与对该秋千施加一个周期性的驱动力的周期相同,C项正确;太空舱中不受重力,所以就不会有共振现象了,D项正确。A项符合题意。 4.C　让d先摆动起来后,其他各摆随后也跟着摆动起来做受迫振动,稳定后四个摆的周期均等于d摆的振动周期,A项错误;由于a摆的摆长与d摆的摆长相等,二者的固有频率相同,二者发生共振,则稳定后a摆的振幅最大,B项错误,C项正确;d摆摆动过程中,有阻力做负功,由能量守恒定律可知,d摆的振幅变小,D项错误。 5.BCD　当f=f0时,系统达到共振,振幅最大,C项正确;当f<f0时,随f的增大,振幅振大,A项错误;当f>f0时,随f的减小,驱动力的频率接近固有频率,故该振动系统的振幅增大,B项正确;该振动系统的振动稳定后,受迫振动的频率总等于驱动力的频率f,D项正确,E项错误。 6.BCD　将A、B作为整体,A在P点时弹簧处于原长,根据牛顿第二定律mBg=