2011高考物理一輪復(fù)習(xí)成套課時(shí)練習(xí)111機(jī)械振動(dòng)課時(shí)作業(yè) 選修34

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1、選修3-4 第十一章 第1單元 機(jī)械振動(dòng)課時(shí)作業(yè) 命 題 設(shè) 計(jì) 難度　 目標(biāo)　 題號(hào)　　　　　　　　　　 較易 中等 稍難 單 一 目 標(biāo) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 1、2、3、4、5 8 受迫振動(dòng)、共振 6 綜合 目標(biāo) 綜合應(yīng)用 7、9、10 11、12 一、選擇題(本題共9小題，每小題7分，共63分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的) 1．單擺的擺球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，它經(jīng)過平衡位置時(shí)正好遇到空中飄落下來的一些小雨滴，小雨滴的速度可以忽略而質(zhì)量不能忽略．小雨滴均勻附著在擺球表面上，則擺球在以后的振動(dòng)中有關(guān)物理量的變化

2、情況是(　　) A．最大速度不變，振幅不變，周期不變 B．最大速度會(huì)略變小，振幅會(huì)略變小，周期也略變小 C．最大速度會(huì)略變大，振幅會(huì)略變大，周期不變 D．最大速度會(huì)略變小，振幅會(huì)略變小，周期不變 解析：小雨滴與擺球相互作用的過程動(dòng)量守恒，最大速度v會(huì)略變小．由v2＝2gh知，振幅會(huì)略變小．但擺長(zhǎng)不變，故周期不變． 答案：D 2．如圖1甲所示，小球在內(nèi)壁光滑的固定半圓形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示，以下說法正確的是(　　) A．t1時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最小 B．t2時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最小 C．t3時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它

3、的支持力最大 D．t4時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最大 解析：小球在t1和t3時(shí)刻，位移最大，小球速度為零，軌道對(duì)小球的支持力最??；在t2和t4時(shí)刻，位移為零，小球速度最大，軌道對(duì)小球的支持力最大． 答案：D 3．(2010·合肥模擬)如圖2所示，彈簧上面固定一質(zhì)量為m的小球， 小球在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球振動(dòng)到最高點(diǎn) 時(shí)彈簧正好為原長(zhǎng)，則小球在振動(dòng)過程中(　　) A．小球最大動(dòng)能應(yīng)等于mgA B．彈簧的彈性勢(shì)能和小球動(dòng)能總和保持不變 C．彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgA D．小球在最低點(diǎn)時(shí)彈簧的彈力大于2mg 解析：設(shè)小球平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x0

4、，有mg＝kx0，由題意知，x0＝A，小球振動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的壓縮量為2x0＝2A，彈力為k·2x0＝2mg，D錯(cuò)誤．由動(dòng)能定理知，小球由最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能減少的mg·2A全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，C正確；但在平衡位置時(shí)，動(dòng)能最大，由最高點(diǎn)振動(dòng)到平衡位置的過程中，重力勢(shì)能減少的mgA有一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，A不正確．小球在振動(dòng)過程中還有重力勢(shì)能的變化，故B錯(cuò)誤． 答案：C 4．如圖3所示，物體A和B用輕繩相連掛在輕彈簧下靜止不動(dòng)，A的質(zhì) 量為m，B的質(zhì)量為M，彈簧的勁度系數(shù)為k.當(dāng)連接A、B的繩突然 剪斷后，物體A將在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則A振動(dòng)的振幅為(　　)

5、 A.B. C.D. 解析：剪斷輕繩前，彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為x1＝.若彈簧下只掛有 A，則靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量x2＝，此位置為A在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位 置．則A振動(dòng)的振幅為x1－x2＝－＝. 答案：A 5．細(xì)長(zhǎng)輕繩下端拴一小球構(gòu)成單擺，在懸掛點(diǎn)正下方擺長(zhǎng)處有一個(gè)能 擋住擺線的釘子A，如圖4所示．現(xiàn)將單擺向左方拉開一個(gè)小角度， 然后無初速地釋放，對(duì)于以后的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是(　　) A．?dāng)[球往返運(yùn)動(dòng)一次的周期比無釘子時(shí)的單擺周期大 B．?dāng)[球在左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣 C．?dāng)[球在平衡位置左右兩側(cè)走過的最大弧長(zhǎng)相等 D．?dāng)[線在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的

6、兩倍 解析：由T＝2π知，l減小時(shí)T減小，擺球擺至右側(cè)時(shí)，擺長(zhǎng)減小， 周期變小，故A錯(cuò)．因擺動(dòng)中機(jī)械能守恒，故左、右兩側(cè)上升的最大高度相同，即 選項(xiàng)B對(duì)．由幾何知識(shí)知，擺球向右擺的最大偏角小于左側(cè)最大偏角的兩倍，故左、 右兩側(cè)走過的最大弧長(zhǎng)不相等，故C、D錯(cuò)． 答案B 6．(2010·黃山模擬)某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)力的頻率為f.若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)f＜f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小 B．當(dāng)f＞f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而減小 C．該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0 D

7、. 該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f 解析：受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，D正確；驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近固有頻率，受迫振動(dòng)的振幅越大，B錯(cuò)誤． 答案：D 7．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖5所示，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是 4 Hz B．在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20 cm C．第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零 D．在t＝1 s和t＝3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同 解析：由圖象得T＝4 s，f＝0.25 Hz，A＝2 cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．在第4 s末質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，速度最大，C錯(cuò)誤．在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為s＝·4A＝20 cm，B正確．在t＝1

8、s和t＝3 s的時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相反，D錯(cuò)誤． 答案：B 8.如圖6所示，兩根完全相同的彈簧和一根張緊 的細(xì)線將甲、乙兩物塊束縛在光滑水平面上， 已知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量．當(dāng)細(xì)線突然斷開 后，兩物塊都開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中 (　　) A．甲的振幅大于乙的振幅 B．甲的振幅小于乙的振幅 C．甲的最大速度小于乙的最大速度 D．甲的最大速度大于乙的最大速度 解析：由題意知，在細(xì)線未斷之前兩個(gè)彈簧所受到的彈力是相等的，所以當(dāng)細(xì)線斷開后，甲、乙兩個(gè)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅是相等的，A、B錯(cuò)；兩物體在平衡位置時(shí)的速度最大，此時(shí)的動(dòng)能等于彈簧剛釋放時(shí)的彈性勢(shì)能，所以甲、

9、乙兩個(gè)物體的最大動(dòng)能是相等的，則質(zhì)量大的速度小，所以C正確，D錯(cuò)誤． 答案：C 9.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O點(diǎn)附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)， 經(jīng)過3 s質(zhì)點(diǎn)第一次經(jīng)過M點(diǎn)(如圖7所示)；再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，又經(jīng) 過2 s它第二次經(jīng)過M點(diǎn)；則該質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過M點(diǎn)還需的時(shí) 間是(　　) A．8 s或14 s B．4 s或8 s C．14 s或 s D. s或8 s 解析：設(shè)題圖中a、b兩點(diǎn)為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過程的最大位移處．若開始計(jì)時(shí)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)．O→M運(yùn)動(dòng)過程歷時(shí)3 s，M→b→M過程歷時(shí)2 s，顯然＝4 s，T＝16 s．質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過M點(diǎn)還需要的時(shí)間Δt3＝T－2＝16－2＝1

10、4 s．若開始計(jì)時(shí)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，O→a→O→M運(yùn)動(dòng)過程歷時(shí)3 s，M→b→M運(yùn)動(dòng)過程歷時(shí)2 s，顯然，＋＝4 s，T＝ s．質(zhì)點(diǎn)第三次再經(jīng)過M點(diǎn)所需要的時(shí)間Δt3′＝T－2 s＝ s－2 s＝ s，故C正確． 答案：C 二、計(jì)算題(本題共3小題，共37分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 10．(11分)根據(jù)如圖8所示的振動(dòng)圖象： (1)算出下列時(shí)刻振子對(duì)平衡位置的位移． ①t1＝0.5 s；②t2＝1.5 s. (2)將位移隨時(shí)間的變化規(guī)律寫成x＝Asin(ωt＋φ)的形式并指出振動(dòng)的初相位是多少？ 解析：(1)由圖象可知A＝

11、10 cm，T＝4 s 故位移：x＝Acosωt＝10cost＝10cost cm ①當(dāng)t1＝0.5 s時(shí)，x1＝5 cm ②當(dāng)t2＝1.5 s時(shí)，x2＝－5 cm (2)振子的位移表達(dá)式為： x＝10cost＝10sincm 初相位為：φ＝. 答案：(1)①5 cm　②－5 cm (2)x＝10sincm　 11．(12分)將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力，圖9甲中O點(diǎn)為單擺的懸點(diǎn)，現(xiàn)將小球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉到A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中最低位置．∠AOB＝∠COB＝α，α小于10°且是未知量

12、，圖9乙表示由計(jì)算機(jī)得到細(xì)線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間變化的曲線，且圖中t＝0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息(g取10 m/s2)，求： (1)單擺的周期和擺長(zhǎng)； (2)擺球質(zhì)量及擺動(dòng)過程中的最大速度． 解析：(1)由圖乙可知：?jiǎn)螖[周期T＝0.4π s 由公式T＝2π可求得擺長(zhǎng)l＝0.4 m. (2)mgcosα＝Fmin＝0.495 N. mg(l－lcosα)＝mvm2， Fmax－mg＝m. 解得m＝0.05 kg，vm≈0.283 m/s. 答案：(1)0.4π s0.4 m(2)0.05 kg0.283 m/s 12．(14分)如

13、圖10所示，A、B兩物體的質(zhì)量都為m，拉A物體的細(xì)線與水平方向的夾角為30°時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮摩擦力，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k.若懸線突然斷開后，A在水平面上做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B落地時(shí)，A恰好將彈簧壓縮到最短，求： (1)A振動(dòng)時(shí)的振幅； (2)B落地時(shí)的速度． 解析：(1)線斷前，線的拉力F＝mg，設(shè)此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)為x0， Fcos30°＝kx0，得x0＝ 線斷后，在彈力作用下，A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為： A＝x0＝. (2)A將彈簧壓縮到最短經(jīng)歷的時(shí)間t為 t＝(＋n)T(n＝0,1,2…) 在t時(shí)間末B落地，速度v為 v＝gt＝gT(n＝0,1,2…) 答案：(1)　(2)gT (n＝0,1,2…) 內(nèi)容總結(jié)