高中三年級(jí)物理總練習(xí)3-4-1機(jī)械振動(dòng)練習(xí)新蘇版

..高三物理總練習(xí)3-4-1機(jī)械振動(dòng)練習(xí)新蘇版一、選擇題1．兩個(gè)彈簧振子,甲的固有頻率為100Hz,乙的固有頻率為400Hz,若它們均在頻率為300Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下振動(dòng),則<>A．甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是100HzB．乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是300HzC．甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是300HzD．乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是400Hz[答案]B[解析]因?yàn)榧?、乙兩個(gè)彈簧振子都在做受迫振動(dòng),所以它們的振動(dòng)頻率都等于驅(qū)動(dòng)力頻率300Hz.乙的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率更接近,所以乙的振動(dòng)更激烈,即乙的振幅較大,選B.2．<2017·XX模擬>一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如下圖,質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同的時(shí)間段是<>A．0～0.3sB．0.3～0.6sC．0.6～0.9sD．0.9～1.2s[答案]BD[解析]質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向與回復(fù)力方向相同,與位移方向相反,總是指向平衡位置；位移增加時(shí)速度與位移方向相同,位移減小時(shí)速度與位移方向相反．3．一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象如下圖,以下說法正確的選項(xiàng)是<>A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4HzB．在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cmC．第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零D．在t＝1s和t＝3s兩時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同[答案]B[解析]由圖象得T＝4s,f＝0.25Hz,A＝2cm,選項(xiàng)A錯(cuò)誤．在第4s末質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài),速度最大,C錯(cuò)誤．在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為s＝eq\f<t,T>·4A＝20cm,B正確．在t＝1s和t＝3s的時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相反,D錯(cuò)誤．4．<2017·XX模擬>如下圖,一單擺懸于O點(diǎn),擺長為L,若在O點(diǎn)的豎直線上的O′點(diǎn)釘一個(gè)釘子,使OO′＝L/2,將單擺拉至A處釋放,小球?qū)⒃贏、B、C間來回振動(dòng),若振動(dòng)中擺線與豎直方向夾角小于10°,則此擺的周期是<>A．2πeq\r<\f<L,g>>B．2πeq\r<\f<L,2g>>C．2π<eq\r<\f<L,g>>＋eq\r<\f<L,2g>>>D．π<eq\r<\f<L,g>>＋eq\r<\f<L,2g>>>[答案]D[解析]根據(jù)T＝2πeq\r<\f<L,g>>,該單擺有eq\f<1,2>周期擺長為L,eq\f<1,2>周期擺長為eq\f<1,2>L,故T＝πeq\r<\f<L,g>>＋πeq\r<\f<L,2g>>,故D正確．5．<2017·XX高三質(zhì)檢>如下圖,彈簧振子在振動(dòng)過程中,振子從a到b歷時(shí)0.2s,振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同,若它從b再回到a的最短時(shí)間為0.4s,則該振子的振動(dòng)頻率為<>A．1HzB．1.25HzC．2HzD．2.5Hz[答案]B[解析]根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,O到b、b到c的時(shí)間都是0.1s,eq\f<1,4>T＝0.2s,該振子的周期為0.8s,頻率f＝eq\f<1,T>＝1.25Hz6．<2017·XX模擬>如下圖,將小球甲、乙、丙<都可視為質(zhì)點(diǎn)>分別從A、B、C三點(diǎn)由靜止同時(shí)釋放,最后都到達(dá)豎直面內(nèi)圓弧的最低點(diǎn)D,其中甲是從圓心A出發(fā)做自由落體運(yùn)動(dòng),乙沿弦軌道從一端B到達(dá)另一端D,丙沿圓弧軌道從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D,且C點(diǎn)很靠近D點(diǎn)．如果忽略一切摩擦阻力,那么以下判斷正確的選項(xiàng)是<>A．甲球最先到達(dá)D點(diǎn),乙球最后到達(dá)D點(diǎn)B．甲球最先到達(dá)D點(diǎn),丙球最后到達(dá)D點(diǎn)C．丙球最先到達(dá)D點(diǎn),乙球最后到達(dá)D點(diǎn)D．甲球最先到達(dá)D點(diǎn),無法判斷哪個(gè)球最后到達(dá)D點(diǎn)[答案]A[解析]甲球運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1＝eq\r<\f<2R,g>>,乙球運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2,設(shè)BD傾角為θ,則a＝gsinθ,BD長為2Rsinθ.故2Rsinθ＝eq\f<1,2>gsinθteq\o\al<2,2>,t2＝2eq\r<R/g>,丙球做簡諧運(yùn)動(dòng),t3＝eq\f<1,4>×2πeq\r<R/g>＝eq\f<π,2>eq\r<R/g>.7.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O點(diǎn)附近做簡諧運(yùn)動(dòng),若從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過3s質(zhì)點(diǎn)第一次經(jīng)過M點(diǎn)<如下圖>,再繼續(xù)運(yùn)動(dòng),又經(jīng)過2s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．8sB．4sC．14sD.eq\f<10,3>s[答案]CD[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)3s,M→b→M過程歷時(shí)2s,顯然eq\f<T,4>＝4s,T＝16s.質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過M點(diǎn)還需要的時(shí)間Δt3＝T－2s＝16s－2s＝14s,故C正確．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)3s,M→b→M運(yùn)動(dòng)過程歷時(shí)2s,顯然,eq\f<T′,2>＋eq\f<T′,4>＝4s,T′＝eq\f<16,3>s.質(zhì)點(diǎn)第三次再經(jīng)過M點(diǎn)所需要的時(shí)間Δt3′＝T′－2s＝eq\f<16,3>s－2s＝eq\f<10,3>s,故D正確．8.如下圖,一輕彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子,物體在同一條豎直線上的AB間做簡諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,C為AO的中點(diǎn),已知CO＝h,彈簧的勁度系數(shù)為k.某時(shí)刻物體恰好以大小為v的速度經(jīng)過C點(diǎn)并向上運(yùn)動(dòng)．則以此時(shí)刻開始半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),對(duì)質(zhì)量為m的物體,以下說法正確的選項(xiàng)是<>A．重力勢(shì)能減少了2mghB．回復(fù)力做功為2mghC．速度的變化量的大小為2vD．通過A點(diǎn)時(shí)回復(fù)力的大小為kh[答案]AC[解析]作彈簧振子的振動(dòng)圖象如右圖所示,由于振動(dòng)的周期性和對(duì)稱性,在半個(gè)周期內(nèi)彈簧振子將運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),C、D兩點(diǎn)相對(duì)平衡位置對(duì)稱,因此彈簧振子的高度降低了2h,重力做功2mgh,故彈簧振子的重力勢(shì)能減少了2mgh,A項(xiàng)正確；回復(fù)力是該振子所受的合外力,由對(duì)稱關(guān)系知,彈簧振子過D點(diǎn)的速度大小與過C點(diǎn)時(shí)相等,方向豎直向下,因此回復(fù)力做的功等于彈簧振子動(dòng)能的改變量為零,而速度的變化為Δv＝v－<－v>＝2v,B錯(cuò),C對(duì)；彈簧振子通過A點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移為2h,因此回復(fù)力F＝－kx＝－2kh,D項(xiàng)錯(cuò)．二、非選擇題9．大海中航行的輪船,受到大風(fēng)大浪沖擊時(shí),為了防止傾覆,應(yīng)當(dāng)改變航行方向和________,使風(fēng)浪沖擊力的頻率遠(yuǎn)離輪船搖擺的________．[答案]速度頻率[解析]風(fēng)浪沖擊力頻率要遠(yuǎn)離輪船搖擺的頻率才不會(huì)使輪船發(fā)生共振,防止傾覆．10．甲、乙二人都用同一個(gè)裝置研究彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象,結(jié)果在長度相同的紙帶上分別留下如圖中<a>、<b>所示圖象,試求甲、乙二人拉動(dòng)紙帶的速度之比．[答案]eq\f<7,4>[解析]設(shè)甲勻速拉動(dòng)紙帶的速度為v甲,乙勻速拉動(dòng)紙帶的速度為v乙．因甲、乙二人使用同一實(shí)驗(yàn)裝置,所以其振動(dòng)周期相同,從題中圖象可看出甲在拉動(dòng)紙帶時(shí)振子振動(dòng)時(shí)間為T,而乙拉動(dòng)紙帶時(shí)振子振動(dòng)時(shí)間為eq\f<7T,4>,而甲、乙二人勻速拉動(dòng)相同長度的紙帶,有eq\f<s,v甲>＝T,eq\f<s,v乙>＝eq\f<7,4>T,所以eq\f<v甲,v乙>＝eq\f<7,4>.11．已知單擺的振動(dòng)圖象如下圖．<1>讀圖可知振幅A＝________m,振動(dòng)頻率f＝________Hz.<2>求此單擺的擺長l；<3>若擺球質(zhì)量為0.2kg,在擺動(dòng)過程中,擺球受的回復(fù)力的最大值Fm是多少？<取g＝10m/s2,π2＝10>[答案]<1>0.10.25<2>4m<3>0.05N[解析]<1>A＝0.1m,f＝eq\f<1,T>＝0.25Hz.<2>因T＝2πeq\r<\f<l,g>>,則l＝eq\f<T2g,4π2>＝4m.<3>Fm＝mgsinθ≈mgeq\f<A,l>＝0.2×10×eq\f<0.1,4>N＝0.05N.12．<2017·XX模擬>一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),其位移和時(shí)間關(guān)系如下圖.<1>求t＝0.25×10－2s時(shí)的位移；<2>在t＝1.5×10－2s到2×10－2s的振動(dòng)過程中,質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、速度、動(dòng)能、勢(shì)能如何變化？<3>在t＝0到8.5×10－2s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的路程、位移各多大？[答案]<1>－eq\r<2>cm<2>位移變大,回復(fù)力變大,速度變小,動(dòng)能變小,勢(shì)能變大<3>34cm2cm[解析]<1>由圖可知A＝2cm,T＝2×10－2s,振動(dòng)方程為x＝Asineq\b\lc\<\rc\<\a\vs4\al\co1<ωt－\f<π,2>>>>＝－Acosωt＝－2coseq\f<2π,2×10－2>tcm＝－2cos<102πt>cm當(dāng)t＝0.25×10－2s時(shí)x＝－2coseq\f<π,4>cm＝－eq\r<2>cm.<2>由圖可知在1.5×10－2s～2×10－2s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的位移變大,回復(fù)力變大,速度變小,動(dòng)能變小,勢(shì)能變大．<3>從t＝0至8.5×10－2s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為s＝17A＝34cm,位移為2cm.13.<2017·XX模擬>如下圖為一彈簧振子的振動(dòng)圖象,試完成以下問題：<1>寫出該振子簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式．<2>在第2s末到第3s末這段時(shí)間內(nèi),彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢(shì)能各是怎樣變化的？<3>該振子在前100s的總位移是多少？路程是多少？[答案]<1>x＝5sineq\f<π,2>t<cm><2>見解析<3>05cm[解析]<1>由振動(dòng)圖象可得A＝5cm,T＝4s,φ＝0則ω＝eq\f<2π,T>＝eq\f<π,2>rad/s故該振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為：x＝5sineq\f<π,2>t<cm>