學(xué)年高中學(xué)習(xí)物理第十一章節(jié)機械振動學(xué)習(xí)試題課簡諧運動圖象及運動周期性對稱性含解析新人教版選修

精選文檔精選文檔精選文檔簡諧運動的圖象及運動的周期性、對稱性(40分鐘)1.做簡諧運動的單擺擺長不變,若擺球質(zhì)量增添為本來的4倍,擺球經(jīng)過均衡地點時速度減小為本來的一半,則單擺振動的()A.頻次、振幅都不變B.頻次、振幅都改變C.頻次不變,振幅改變D.頻次改變,振幅不變分析：單擺振動的頻次與擺長和所在地的重力加快度相關(guān),與質(zhì)量、振幅大小沒關(guān),題中單擺振動的頻次不變;單擺振動過程中機械能守恒,振子在均衡地點的動能等于其在最大位移處的勢能,因此,題中單擺的振幅改變。答案：C2.一個彈簧振子在圓滑的水平面上做簡諧運動,此中有兩個時辰彈簧對振子的彈力大小相等,但方向相反,那么這兩個時辰彈簧振子的()A.速度必定大小相等,方向相反B.加快度必定大小相等,方向相反C.位移必定大小相等,方向相反D.以上三項都不對分析：由彈簧振子的運動規(guī)律知,當彈簧彈力大小相等、方向相反時,這兩時辰振子的位移大小相等、方向相反,加快度大小相等、方向相反,應(yīng)選項B、C正確;因為物體的運動方向在兩時辰可能為同向,也可能為反向,應(yīng)選項A錯誤。答案：BC3.

以以以下圖是甲、乙兩個單擺做簡諧運動的圖象,則以下說法正確的選項是()A.甲、乙兩擺的振幅之比為2∶1B.t=2s時,甲擺的重力勢能最小,乙擺的動能為零C.甲、乙兩擺的擺長之比為4∶1D.甲、乙兩擺擺球在最低點時向心加快度大小必定相等分析：由圖知甲、乙兩擺的振幅分別為2cm、1cm,應(yīng)選項A正確;t=2s時,甲擺在均衡地點處,乙擺在振動的最大位移處,應(yīng)選項B正確;由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g,獲得甲、乙兩擺的擺長之比為1∶4,應(yīng)選項C錯誤;因擺球搖動的最大偏角未知,應(yīng)選項D錯誤。答案：AB4.導(dǎo)學(xué)號73884030一簡諧振子沿x軸振動,均衡地點在座標原點。t=0時辰振子的位移x=-0.1m;t=43s時辰x=0.1m;t=4s時辰x=0.1m。該振子的振幅和周期可能為()A.0.1m,83sB.0.1m,8sC.0.2m,83sD.0.2m,8s分析：若振幅A=0.1m,T=83s,則43s為半周期,從-0.1m處運動到0.1m處,吻合運動實質(zhì),4s-43s=83s=T為一個周期,正好返回0.1m處,應(yīng)選項A正確;若A=0.1m,T=8s,43s但是T的16,不能夠能由負的最大位移處運動到正的最大位移處,應(yīng)選項B錯誤;若A=0.2m,T=83s,43s=T2,振子能夠由-0.1m處運動到對稱地點,4s-43s=83s=T,振子能夠由0.1m處返回0.1m處,應(yīng)選項C正確;若A=0.2m,T=8s,43s=2×T12,而sin2πTT12=12,即T12時間內(nèi),振子能夠從均衡地點運動到0.1m處,再經(jīng)83s又恰巧能由0.1m處運動到0.2m處后,再返回0.1m處,應(yīng)選項D正確。答案：ACD5.

以以以下圖,圓滑槽半徑遠大于小球運動的弧長,今有兩個小球同時由圖示地點從靜止開釋,O點為槽的最低點,則它們第一次相遇的地點是()A.O點B.O點左邊C.O點右邊D.沒法確立分析：兩球開釋后到槽最低點前的運動為簡諧運動且等效單擺模型,其周期T=2πRg。從開釋到最低點O的時間t=T4同樣,因此在O點相遇。答案：A6.

一質(zhì)點做簡諧運動的圖象以以以下圖,以下說法正確的選項是()A.質(zhì)點振動頻次是4HzB.在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的行程是20cmC.在5s末,質(zhì)點做簡諧運動的相位為3π2D.在t=1.5s和t=4.5s兩時辰質(zhì)點的位移大小相等,都是2cm分析：由振動圖象知,T=4s,故f=0.25Hz,應(yīng)選項A錯誤;一個周期走4個振幅,10s為2.5個周期,故行程為4×2×2.5cm=20cm,應(yīng)選項B正確;由圖象可知,5s末相位為π2,應(yīng)選項C錯誤;由x=2sinπ2可知,1.5s和4.5s兩時辰位移均為2cm,應(yīng)選項D正確。答案：BD7.

右圖為某一質(zhì)點的振動圖象,在t1和t2兩時辰(|x1|>|x2|)對應(yīng)的質(zhì)點速度v1、v2與加快度a1、a2的關(guān)系正確的選項是()A.|v1|<|v2|,方向同樣B.|v1|<|v2|,方向相反C.|a1|>|a2|,方向同樣D.|a1|>|a2|,方向相反分析：在t1時辰,質(zhì)點從正向最大位移處向均衡地點運動,在t2時辰,質(zhì)點從均衡地點向負向最大位移處運動,故質(zhì)點速度v1與v2方向同樣,因為|x1|>|x2|,因此|v1|<|v2|;在t1和t2時辰,質(zhì)點走開均衡地點的位移方向相反,因此答復(fù)力方向相反,加快度方向相反,但|x1|>|x2|,t1時辰答復(fù)力大于t2時辰答復(fù)力,故|a1|>|a2|。答案：AD8.

以以以下圖,在水平川面上有一段圓滑圓弧形槽,弧的半徑是R,所對圓心角小于10°。此刻在圓弧的右邊邊沿M處放一個小球A,使其由靜止下滑,則:(1)球由M至O的過程中所需時間t為多少?在此過程中能量如何轉(zhuǎn)變(定性說明)?(2)若在MN圓弧上存在兩點P、Q,且P、Q對于O對稱,已測得球A由P直抵Q所需時間為Δt,則球由Q至N的最短時間為多少?分析：(1)由單擺周期公式可知,球A的運動周期T=2πRg,因此tMO=14T=π2Rg。在由M→O的過程中球A的重力勢能轉(zhuǎn)變成動能。(2)由對稱性可知tOQ=12Δt,tOQ+tQN=14T,聯(lián)立得Q至N的最短時間tQN=π2Rg12Δt。答案：(1)π2Rg重力勢能轉(zhuǎn)變成動能(2)π2Rg12Δt9.導(dǎo)學(xué)號73884031

右圖為一彈簧振子的振動圖象,求:(1)該振子簡諧運動的表達式;(2)在第2s末到第3s末這段時間內(nèi),彈簧振子的加快度、速度、動能和彈性勢能各是如何變化的?(3)該振子在前100s的總位移是多少?行程是多少?分析：(1)由振動圖象可得A=5cm,T=4s,φ=0,則ω=2πTπ2rad/s故該振子做簡諧運動的表達式為x=5sinπ2cm。(2)由題圖可知,在t=2s時振子恰巧經(jīng)過均衡地點,此時加快度為零,跟著時間的連續(xù),位移值不停加大,加快度值也變大,速度值不停變小,動能不停減小,彈性勢能逐漸增大。當t=3s時,加快度值達到最大,速度等于零,動能等于零,彈性勢能達到最大值。(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零,行程為5×4cm=20cm,前100s恰巧經(jīng)過了25個周期,所從前100s振子位移x=0,振子行程s=20×25cm=500cm=5m。答案：(1)x=5sinπ2cm(2)看法析(3)05m10.彈簧振子以O(shè)點為均衡地點在B、C兩點之間做簡諧運動,B、C相距20cm。某時辰振子處于B點,經(jīng)過0.5s,振子初次抵達C點。求:(1)振動的周期和頻次;(2)振子在5s內(nèi)經(jīng)過的行程及5s末的位移大小;(3)振子在B點的加快度大小跟它距O點4cm處P點的加快度大小的比值。分析：(1)由題意可知,振子由B→C經(jīng)過半個周期,即T2=0.5s,故T=1.0s,f=1T=1Hz;(2)振子經(jīng)過1個周期經(jīng)過的行程s1=0.4m。振子5s內(nèi)振動了五個周期,回到B點,經(jīng)過的行程s=5s1=2m,位移大小x=10cm=0.1m;(3)由F=-kx,F=ma可知,aBaPFBmFPm=5∶2。答案：(1)1.0s1Hz(2)2m0.1m(3)5∶211.導(dǎo)學(xué)號73884032一個擺長為2m的單擺,在地球上某地振動時,測得達成100次全振動所用的時間為284s。(1)求當?shù)氐闹亓涌於萭;(2)把該單擺拿到月球上去,