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1、【立体设计】高考物理 第12章 第1讲 机械振动课后限时作业 新人教版选修3-4一、选择题(每题5分，共15分)1.光滑斜面倾角为，斜面上有一辆挂有单摆的小车，如下图，在小车下滑过程中单摆同时摆动，摆长为L，那么单摆的振动周期为 A.T= B.T=0C.T= D.T=【解析】单摆处于失重状态，当单摆与小车相对静止加速下滑时，设摆球的质量为m,那么摆线拉力为T=mgcos,单摆做简谐运动的等效重力加速度g=gcos,单摆振动周期为T=,故D选项对.【答案】D2.一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图线为正弦曲线，如下图，以下说法正确的选项是 A.在t从0到2 s时间内，弹簧振子做
2、加速运动1=3 s和t2=5 s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反1=5 s和t2=7 s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同D.在t从0到4 s时间内，t=2 s时刻弹簧振子所受回复力做功功率最大【解析】由于F=-kx,由F-t图象知，在t从0到2 s时间内，弹簧振子位移变大，离开平衡位置做减速运动，A错；在t1=3 s和t2=5 s时，图象斜率相同，说明速度大小相等，方向相同，B错；t1=5 s和t2=7 s时位移大小、方向都相同，C对；在t从0到4 s时间内，t=2 s时刻弹簧振子回复力最大，在端点位置，速度为零，功率最小，D错，应选C.【答案】C3.如下图，5个摆悬挂于同一根绷紧的水
3、平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动.以下结论正确的选项是 C.其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大D.其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大【解析】受迫振动的周期都应等于驱动力的周期A摆的周期.A、E两摆为双线摆，其等效摆长相等，LA=LE，A摆振动后迫使水平绳振动，水平绳再迫使其他摆振动，由于E摆的固有周期与驱动力A摆的周期相同，E摆的振幅最大，B、C、D 3个摆的固有周期偏离驱动力A摆的周期各不相同，所以它们振动的振幅各不相同.【答案】A、C二、非选择题(共45分)4(9分)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧
4、振子以驱动力，使振子做受迫振动把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期假设保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动到达稳定时，砝码的振动图线如图丙所示假设用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动到达稳定后砝码振动的振幅，那么(1)稳定后，物体振动的频率f_Hz.(2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？答：_.(3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提问题的物理道理“某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无结头答：_.【解析
5、】(1)由丙图可知，f Hz0.25 Hz.(2)物体振动能量最大时，即振幅最大，故应发生共振，所以应有TT04 s.(3)假设单节车轨非常长，或无结头，那么驱动力周期非常大，从而远离火车的固有频率，即火车的振幅较小【答案】(1)0.25(2)TT04 s(3)见解析5 (11分)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【答案】(1)1.0 s1.0 Hz(2)200
6、cm10 cm (3)526(10分)如下图是用频闪照相的方法拍到的一个弹簧振子的振动情况，甲图是振子静止在平衡位置的照片，乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20 cm处，放手后向右运动周期内的频闪照片频闪的频率为10 Hz，那么：(1)相邻两次闪光的时间间隔为多少？(2)振子振动周期为多少？【解析】由题意知闪光周期T10.1 s，即相邻两次闪光的时间间隔t0.1 s，振子的振动周期T2430.1 s1.2 s.【答案】(1)0.1 s(2)1.2 s7(15分)如下图为一弹簧振子的振动图象(1)从计时开始经过多少时间第1次到达弹性势能最大？(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加
7、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)由图知，在计时开始的时刻振子恰好以沿x轴正方向的速度通过平衡位置O，此时弹簧振子具有最大动能随着时间的延续，速度不断减小，而位移逐渐加大，经tT1 s，其位移到达最大，此时弹性势能最大(2)由图知，在t2 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，位移值不断加大，加速度的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大当t3 s时，加速度的值到达最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能到达最大值(3)振子经1个周期位移为零，路程为54 cm20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前100 s振子位移s0，振子路程s2025 cm500 cm5 m.【答案】(1)1 s(2)见解析(3)05 m
