《2018-2019学年高二物理新人教版选修3-4练习：第十一章 机械振动 习题课 word版含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高二物理新人教版选修3-4练习：第十一章 机械振动 习题课 word版含答案（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课:简谐运动的图象及运动的周期性、对称性课后训练案巩固提升(40分钟)1.做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的一半,则单摆振动的()A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变C.频率不变,振幅改变D.频率改变,振幅不变解析：单摆振动的频率与摆长和所在地的重力加速度有关,与质量、振幅大小无关,题中单摆振动的频率不变;单摆振动过程中机械能守恒,振子在平衡位置的动能等于其在最大位移处的势能,因此,题中单摆的振幅改变。答案：C2.一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等,但方向相反,那么这两个时刻弹簧振子的()
2、A.速度一定大小相等,方向相反B.加速度一定大小相等,方向相反C.位移一定大小相等,方向相反D.以上三项都不对解析：由弹簧振子的运动规律知,当弹簧弹力大小相等、方向相反时,这两时刻振子的位移大小相等、方向相反,加速度大小相等、方向相反,故选项B、C正确;由于物体的运动方向在两时刻可能为同向,也可能为反向,故选项A错误。答案：BC3.如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则下列说法正确的是()A.甲、乙两摆的振幅之比为21B.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41D.甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等解析：由图知甲、乙两摆的振幅分别为2 c
3、m、1 cm,故选项A正确;t=2 s时,甲摆在平衡位置处,乙摆在振动的最大位移处,故选项B正确;由单摆的周期公式T=2lg,得到甲、乙两摆的摆长之比为14,故选项C错误;因摆球摆动的最大偏角未知,故选项D错误。答案：AB4.导学号73884030一简谐振子沿x轴振动,平衡位置在坐标原点。t=0时刻振子的位移x=-0.1 m;t=43 s时刻x=0.1 m;t=4 s时刻x=0.1 m。该振子的振幅和周期可能为()A.0.1 m,83 sB.0.1 m,8 sC.0.2 m,83 sD.0.2 m,8 s解析：若振幅A=0.1 m,T=83 s,则43 s为半周期,从-0.1 m处运动到0.1
4、 m处,符合运动实际,4 s-43 s=83 s=T为一个周期,正好返回0.1 m处,故选项A正确;若A=0.1 m,T=8 s,43 s只是T的16,不可能由负的最大位移处运动到正的最大位移处,故选项B错误;若A=0.2 m,T=83 s,43 s=T2,振子可以由-0.1 m处运动到对称位置,4 s-43 s=83 s=T,振子可以由0.1 m处返回0.1 m处,故选项C正确;若A=0.2 m,T=8 s,43 s=2T12,而sin 2TT12=12,即T12时间内,振子可以从平衡位置运动到0.1 m处,再经83 s又恰好能由0.1 m处运动到0.2 m处后,再返回0.1 m处,故选项D
5、正确。答案：ACD5.如图所示,光滑槽半径远大于小球运动的弧长,今有两个小球同时由图示位置从静止释放,O点为槽的最低点,则它们第一次相遇的地点是()A.O点B.O点左侧C.O点右侧D.无法确定解析：两球释放后到槽最低点前的运动为简谐运动且等效单摆模型,其周期T=2Rg。从释放到最低点O的时间t=T4相同,所以在O点相遇。答案：A6.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是()A.质点振动频率是4 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.在5 s末,质点做简谐运动的相位为32D.在t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点的位移大小相等,都是 2 cm解析：由振动图象知,T=4
6、s,故f=0.25 Hz,故选项A错误;一个周期走4个振幅,10 s为2.5个周期,故路程为422.5 cm=20 cm,故选项B正确;由图象可知,5 s末相位为2,故选项C错误;由x=2sin2t可知,1.5 s和4.5 s两时刻位移均为2 cm,故选项D正确。答案：BD7.右图为某一质点的振动图象,在t1和t2两时刻(|x1|x2|)对应的质点速度v1、v2与加速度a1、a2的关系正确的是()A.|v1|v2|,方向相同B.|v1|a2|,方向相同D.|a1|a2|,方向相反解析：在t1时刻,质点从正向最大位移处向平衡位置运动,在t2时刻,质点从平衡位置向负向最大位移处运动,故质点速度v1
7、与v2方向相同,由于|x1|x2|,所以|v1|x2|,t1时刻回复力大于t2时刻回复力,故|a1|a2|。答案：AD8.如图所示,在水平地面上有一段光滑圆弧形槽,弧的半径是R,所对圆心角小于10。现在在圆弧的右侧边缘M处放一个小球A,使其由静止下滑,则:(1)球由M至O的过程中所需时间t为多少?在此过程中能量如何转化(定性说明)?(2)若在MN圆弧上存在两点P、Q,且P、Q关于O对称,已测得球A由P直达Q所需时间为t,则球由Q至N的最短时间为多少?解析：(1)由单摆周期公式可知,球A的运动周期T=2Rg,所以tMO=14T=2Rg。在由MO的过程中球A的重力势能转化为动能。(2)由对称性可知
8、tOQ=12t,tOQ+tQN=14T,联立得Q至N的最短时间tQN=2Rg-12t。答案：(1)2Rg重力势能转化为动能(2)2Rg-12t9.导学号73884031右图为一弹簧振子的振动图象,求:(1)该振子简谐运动的表达式;(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内,弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的?(3)该振子在前100 s的总位移是多少?路程是多少?解析：(1)由振动图象可得A=5 cm,T=4 s,=0,则=2T=2 rad/s故该振子做简谐运动的表达式为x=5sin2t cm。(2)由题图可知,在t=2 s时振子恰好通过平衡位置,此时加速度为零,随着时间的延续,
9、位移值不断加大,加速度值也变大,速度值不断变小,动能不断减小,弹性势能逐渐增大。当t=3 s时,加速度值达到最大,速度等于零,动能等于零,弹性势能达到最大值。(3)振子经过一个周期位移为零,路程为54 cm=20 cm,前100 s刚好经过了25个周期,所以前100 s振子位移x=0,振子路程s=2025 cm=500 cm=5 m。答案：(1)x=5sin2t cm(2)见解析(3)05 m10.弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动,B、C相距20 cm。某时刻振子处于B点,经过0.5 s,振子首次到达C点。求:(1)振动的周期和频率;(2)振子在5 s内通过的路程及5 s末的
10、位移大小;(3)振子在B点的加速度大小跟它距O点4 cm处P点的加速度大小的比值。解析：(1)由题意可知,振子由BC经过半个周期,即T2=0.5 s,故T=1.0 s,f=1T=1 Hz;(2)振子经过1个周期通过的路程s1=0.4 m。振子5 s内振动了五个周期,回到B点,通过的路程s=5s1=2 m,位移大小x=10 cm=0.1 m;(3)由F=-kx,F=ma可知,aBaP=FBmFPm=52。答案：(1)1.0 s1 Hz(2)2 m0.1 m(3)5211.导学号73884032一个摆长为2 m的单摆,在地球上某地振动时,测得完成100次全振动所用的时间为284 s。(1)求当地的重力加速度g;(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60 m/s2,则该单摆振动周期是多少?解析：(1)周期T=tn=284100 s=2.84 s,由周期公式T=2lg得g=42lT2=43.14222.842 m/s29.78 m/s2;(2)T=2lg=23.1421.60 s7.02 s。答案：(1)9.78 m/s2(2)7.02 s
