2019年高考物理總復(fù)習(xí) 選考3-4 第1課時(shí) 機(jī)械振動(dòng)課時(shí)訓(xùn)練 教科版.doc

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第1課時(shí)　機(jī)械振動(dòng) 1.(多選)如圖所示,一個(gè)彈簧振子在A,B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)是平衡位置,以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)(t=0),經(jīng)過(guò)周期,振子具有正方向的最大速度,那么下面五個(gè)圖像中哪個(gè)能夠正確反映振子的振動(dòng)情況(　ABD　) 解析:時(shí)刻t=T時(shí),振子具有正向的最大速度,則t=0時(shí),振子應(yīng)處于負(fù)向最大位移處,此時(shí),回復(fù)力和加速度正向最大,故選項(xiàng)C,E錯(cuò)誤,A,B,D正確. 2.(多選)如圖所示,彈簧振子在BC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(　BCD　) 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2 s,振幅是5 cm C.經(jīng)過(guò)兩次全振動(dòng),振子通過(guò)的路程是40 cm D.從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)3 s,振子通過(guò)的路程是30 cm E.從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.5 s,振子通過(guò)的路程為2.5 cm 解析:振子從B經(jīng)O到C僅完成了半次全振動(dòng),所以周期T=21 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,故A錯(cuò)誤,B,C,D正確.從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.5 s,振子通過(guò)的路程為5 cm,E錯(cuò)誤. 3.(多選)一個(gè)水平彈簧振子的振動(dòng)周期是0.025 s,當(dāng)振子從平衡位置向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)0.17 s時(shí),振子運(yùn)動(dòng)情況是(　BCE　) A.正在向右做減速運(yùn)動(dòng) B.正在向右做加速運(yùn)動(dòng) C.位移正在減小 D.正在向左做加速運(yùn)動(dòng) E.勢(shì)能正在減小 解析:時(shí)間==6,T在T～T之間,故0.17 s時(shí)振子從最大位移處正向右加速接近平衡位置,位移正在減小,而勢(shì)能也在減小,故選項(xiàng)B,C,E正確. 4.(多選)如圖所示為某彈簧振子在0～5 s內(nèi)的振動(dòng)圖像,由圖可知,下列說(shuō)法中正確的是(　BCD　) A.振動(dòng)周期為5 s B.振幅為8 cm C.第2 s末振子的速度為零,加速度為正向的最大值 D.第3 s末振子的速度為正向的最大值 E.從第1 s末到第2 s末振子在做加速運(yùn)動(dòng) 解析:根據(jù)圖像,周期T=4 s,振幅A=8 cm,A錯(cuò)誤,B正確.第2 s末振子到達(dá)負(fù)的最大位移處,速度為零,加速度為正向的最大值,C正確.第3 s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置,速度達(dá)到最大值,且向正方向運(yùn)動(dòng),D正確;從第1 s末到第2 s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng),速度逐漸減小,做減速運(yùn)動(dòng),E錯(cuò)誤. 5.(多選)如圖所示,在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺,其中A,B的擺長(zhǎng)相等,當(dāng)A擺振動(dòng)的時(shí)候,通過(guò)張緊的繩子給B,C,D擺施加驅(qū)動(dòng)力,使其余各擺做受迫振動(dòng),下列關(guān)于B,C,D擺的振動(dòng)情況判斷錯(cuò)誤的是(　ADE　) A.C擺的頻率最小 B.B,C,D擺的周期相同 C.B擺的擺角最大 D.B,C,D的擺角相同 E.B,C,D三個(gè)擺中,質(zhì)量最小的擺角最大 解析:A擺擺動(dòng)帶動(dòng)其他3個(gè)擺做受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,故其他各擺的振動(dòng)周期與頻率均跟A擺的相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確.在受迫振動(dòng)中,當(dāng)固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí),出現(xiàn)共振現(xiàn)象,振幅最大,單擺的周期與擺長(zhǎng)和該處的重力加速度有關(guān),與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān),故與A擺固有周期(頻率)相同的B擺振幅最大,選項(xiàng)C正確,D,E錯(cuò)誤. 6.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826279(多選)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線可用下述方法畫出:如圖(甲)所示,在彈簧振子的小球上安裝一支繪圖筆P,讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向垂直的方向上勻速運(yùn)動(dòng),筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動(dòng)圖像,取振子水平向右的方向?yàn)檎褡与x開(kāi)平衡位置的位移正方向,紙帶運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間,得到的振動(dòng)圖線如圖(乙)所示,則下列說(shuō)法中正確的是(　ABD　) A.彈簧振子的周期為4 s B.彈簧振子的振幅為10 cm C.t=17 s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移是10 cm D.若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2 cm/s,振動(dòng)圖線上1,3兩點(diǎn)間的距離是4 cm E.2.5 s時(shí)振子正在向x軸正方向運(yùn)動(dòng) 解析:周期是振子完成一個(gè)全振動(dòng)的時(shí)間,由圖知,彈簧振子的周期為T=4 s,故A正確;振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離,由圖知,彈簧振子的振幅為10 cm,故B正確;振子的周期為4 s,由周期性知,t=17 s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移與t=1 s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移相同,為0,故C錯(cuò)誤;若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2 cm/s,振動(dòng)圖線上1,3兩點(diǎn)間的距離是s=vt=2 cm/s2 s=4 cm,故D正確;圖像的斜率表示速度,斜率正負(fù)表示速度的方向,則知2.5 s時(shí)振子的速度為負(fù),正在向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故E錯(cuò)誤. 7.(多選)將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上,可以測(cè)量快速變化的力.用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線上拉力大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示.由此圖線提供的信息做出的下列判斷正確的是(　ACE　) A.t=0.2 s時(shí)刻擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn) B.t=1.1 s時(shí)擺球速度最大 C.擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減小 D.擺球擺動(dòng)的周期約為0.6 s E.擺球擺動(dòng)的周期為1.2 s 解析:當(dāng)懸線的拉力最大時(shí),擺球通過(guò)最低點(diǎn),由圖讀出t=0.2 s時(shí)擺球正通過(guò)最低點(diǎn),故A正確;由圖可知,t=1.1 s時(shí)擺球?qū)揖€的拉力接近最小值,擺球應(yīng)在最高點(diǎn)附近,速度接近為零,故B錯(cuò)誤;擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)懸線的拉力隨時(shí)間在減小,說(shuō)明擺球在最低點(diǎn)的速度減小,即機(jī)械能不斷減小,故C正確;由圖可知,擺球從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的時(shí)間為0.3 s,則擺球的擺動(dòng)周期T=1.2 s,故D錯(cuò)誤,E正確. 8.(2018湖北黃石模擬)(多選)某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案,將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上,圖(甲)中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),現(xiàn)將小擺球(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,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A,B,C之間來(lái)回?cái)[動(dòng),其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置.∠AOB=∠COB=α,α小于10且是未知量,同時(shí)由計(jì)算機(jī)得到了擺線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線圖(乙)(均為已知量),且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻(重力加速度為g),根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息,下列說(shuō)法正確的是(　ABE　) A.該單擺的周期為t1 B.根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息可求出擺球的質(zhì)量 C.根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息不能求出擺球在最低點(diǎn)B時(shí)的 速度 D.若實(shí)驗(yàn)時(shí),擺球做了圓錐擺,則測(cè)得的周期變長(zhǎng) E.若增加擺球的質(zhì)量,擺球的周期不變 解析:小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),繩子的拉力最大,在一個(gè)周期內(nèi)兩次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn),由(乙)圖可知單擺的周期T=t1,故A正確;在B點(diǎn)拉力有最大值,根據(jù)牛頓第二定律有:Fmax-mg=m;在A,C兩點(diǎn)拉力有最小值,Fmin= mgcos α,由A到B機(jī)械能守恒可得,mgl(1-cos α)=mv2,由此可求得擺球的質(zhì)量及在最低點(diǎn)B時(shí)的速度,故B正確,C錯(cuò)誤,若實(shí)驗(yàn)時(shí),擺球做了圓錐擺,則周期為T=2π,顯然周期變小,故D錯(cuò)誤;根據(jù)單擺周期公式T=2π可知,單擺周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān),故E正確. 9.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826280(2017北京東城區(qū)一模)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們用如圖所示的裝置做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn). (1)用l表示單擺的擺長(zhǎng),用T表示單擺的周期,重力加速度g= 　　　　 . (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)除用到停表、刻度尺外,還應(yīng)該用到下列器材中的　　　　(選填選項(xiàng)前的字母). A.長(zhǎng)約1 m的細(xì)線 B.長(zhǎng)約1 m的橡皮繩 C.直徑約1 cm的均勻鐵球 D.直徑約10 cm的均勻木球 (3)選擇好器材,將符合實(shí)驗(yàn)要求的單擺懸掛在鐵架臺(tái)上,應(yīng)采用圖　 　　　中所示的固定方式. (4)將單擺正確懸掛后進(jìn)行如下操作,其中正確的是　　　　(選填選項(xiàng)前的字母). A.測(cè)出擺線長(zhǎng)作為單擺的擺長(zhǎng) B.把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度釋放,使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) C.在擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) D.用停表測(cè)量單擺完成1次全振動(dòng)所用時(shí)間并作為單擺的周期 (5)甲同學(xué)多次改變單擺的擺長(zhǎng)并測(cè)得相應(yīng)的周期,他根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖(甲)所示的圖像,但忘記在圖中標(biāo)明橫坐標(biāo)所代表的物理量.你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量是　　　　,(選填“l(fā)2”“l(fā)”或“”)若圖線斜率為k,則重力加速度g=　　　　(用k表示). (6)乙同學(xué)測(cè)得的重力加速度數(shù)值大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值,造成這一情況的原因可能是　　 　　(選填選項(xiàng)前的序號(hào)). A.開(kāi)始擺動(dòng)時(shí)振幅較小 B.開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),過(guò)早按下停表 C.測(cè)量周期時(shí),誤將擺球(n-1)次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的 時(shí)間 (7)丙同學(xué)畫出了單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖像如圖(乙)所示,則擺線偏離豎直方向的最大擺角的正弦值約為　　 　　(結(jié)果保留一位有效數(shù)字). 解析:(1)由單擺的周期公式T=2π,得g=. (2)為減小誤差應(yīng)保證擺線的長(zhǎng)短不變,則A正確,B錯(cuò)誤;擺球密度要大,體積要小,則C正確,D錯(cuò)誤. (3)為了保證單擺的擺長(zhǎng)不變,則擺線的懸點(diǎn)應(yīng)固定不變,圖B正確. (4)擺長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度加上擺球的半徑,則A錯(cuò)誤;把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度釋放,使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),B正確;在擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),以減小測(cè)量誤差,C正確;把停表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期,誤差較大,應(yīng)采用累積法測(cè)量周期,D錯(cuò)誤. (5)由T=2π得,=, 則T=,即T與成正比,圖(甲)中橫坐標(biāo)所代表的物理量為;若=k,則g=. (6)由T=2π得,g=,g與振幅大小無(wú)關(guān),則A錯(cuò)誤;開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),過(guò)早按下停表,周期偏大,則g偏小,B錯(cuò)誤;測(cè)量周期時(shí),誤將擺球(n-1)次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的時(shí)間,則周期偏小,則g偏大,C 正確. (7)由圖可知,單擺的周期為2 s,則擺長(zhǎng)l== m=1 m,振幅為A= 4 cm=0.04 m, 則sin θ==0.04. 答案:(1)　(2)AC　(3)B　(4)BC　(5)　　(6)C　(7)0.04 10.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826281(2018福建永定縣校級(jí)月考)物體在ab之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),已知ab間的距離為L(zhǎng)=0.8 m,振子在t=10 s內(nèi)完成了n=5次全振動(dòng).若從某時(shí)刻振子經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)(t=0),經(jīng)過(guò)周期振子有正向最大速度. (1)求振子的振幅A和周期T; (2)寫出振子的振動(dòng)表達(dá)式; (3)求振子在t=2.25 s時(shí)離平衡位置的距離d. 解析:(1)已知a,b間的距離為0.8 m,則振子的振幅A=0.8 m=0.4 m,振子在10 s內(nèi)完成了5次全振動(dòng),則振子完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間為2 s,則其周期為T=2 s. (2)由振子經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)周期,振子具有正向最大速度,說(shuō)明振子先沿負(fù)向振動(dòng),振子的振動(dòng)表達(dá)式x=-Asin t= -0.4 sinπt(m). (3)將t=2.25 s代入振子的振動(dòng)表達(dá)式得, x=-0.4sin(m)=- m, 即所求距離為 m. 答案:(1)0.4 m　2 s　(2)x=-0.4 sinπt(m)　(3) m 11.(2018寧夏銀川金鳳區(qū)校級(jí)月考)已知甲、乙兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),甲的振幅為3 cm,乙的振幅為2 cm,它們的周期都為4 s.當(dāng)t=0時(shí)甲的位移為3 cm,乙的相位比甲的落后. (1)寫出甲、乙做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式; (2)作出甲、乙振動(dòng)的位移—時(shí)間圖像. 解析:(1)由題意可知,甲、乙做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T=4 s, 則圓頻率為ω== rad/s=0.5π rad/s; 在t=0時(shí),甲處于最大位移處, 所以甲的振動(dòng)方程為x1=A1cosωt=3cos0.5πt(cm), 乙的相位比甲的落后, 所以乙的振動(dòng)方程為 x2=A2cos(ωt-)=2cos(0.5πt-)cm. (2)作出甲、乙振動(dòng)圖像如圖所示. 答案:見(jiàn)解析 12.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826282(2017安徽合肥三模)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧的上端固定在傾角為30的光滑斜面頂部,下端拴接小物塊A,A通過(guò)一段細(xì)線與小物塊B相連,系統(tǒng)靜止時(shí)B恰位于斜面的中點(diǎn).將細(xì)線燒斷,發(fā)現(xiàn)當(dāng)B運(yùn)動(dòng)到斜面底端時(shí),A剛好第三次到達(dá)最高點(diǎn).已知B的質(zhì)量mB=2 kg,彈簧的勁度系數(shù)k=100 N/m,斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)=5 m,且始終保持靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度g=10 m/s2. (1)試證明小物塊A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng); (2)求小物塊A振動(dòng)的振幅和周期. 解析:(1)燒斷細(xì)線后A向上運(yùn)動(dòng),受力平衡時(shí),設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為x0, 則kx0-mAgsin 30=0 ① 選A的平衡位置處為坐標(biāo)原點(diǎn),沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)系,用x表示A離開(kāi)平衡位置的位移. 當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到平衡位置下方x位置時(shí),物塊A受到的合力為 F0=mAgsin 30-k(x-x0) ② 聯(lián)立①②得,F0=-kx, 可知A受到的合外力總是與物塊的位移成反比,所以A做簡(jiǎn)諧振動(dòng). (2)開(kāi)始時(shí)AB組成的系統(tǒng)靜止,設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為x1,根據(jù)胡克定律有kx1-(mA+mB)gsin 30=0 ③ 所以,x1= 燒斷細(xì)線后A從此位置開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng),到達(dá)平衡位置運(yùn)動(dòng)的距離為物塊A的振幅,A=x1-x0= 代入數(shù)據(jù)得,A=0.1 m, 燒斷細(xì)線后B向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng), 則mBgsin 30=mBa 設(shè)B到達(dá)斜面底端的時(shí)間為t,則=at2 A向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)周期第一次到達(dá)最高點(diǎn),則第三次到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間t=2.5T 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得,T=0.4 s. 答案:(1)見(jiàn)解析　(2)0.1 m　0.4 s