《创新设计》2016年高考物理一轮复习教师word文档 活页作业 x3-4-1.doc

选修 3-4 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第 1 课时 机械振动 基本技能练 在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉 害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决 了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是 ( ) A加大飞机的惯性 B使机体更加平衡 C使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率 解析 飞机飞上天后，在气流周期性驱动力作用下做受迫振动，机翼越抖越厉害说明 气流驱动力周期与机翼的固有周期非常接近或相等。在机翼前缘处装置配重杆，目的 是通过改变机翼的质量来改变其固有频率，使驱动力频率与固有频率相差较大，从而 实现减振的目的，故 D 选项正确。 答案 D 1(多选) 某振动系统的固有频率为 f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频 率为 f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是 ( ) A当 ff0 时，该振动系统的振幅随 f 减小而增大 C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f0 D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f 解析 受迫振动的振幅 A 随驱动力的频率变化规律如图所示，显然 A 错，B 对；稳定时系统 的频率等于驱动力的频率，即 C 错，D 对。 答案 BD 2如图 1 所示为某弹簧振子在 05 s 内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是 ( ) 图 1 A振动周期为 5 s，振幅为 8 cm B第 2 s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C第 3 s 末振子的速度为正向的最大值 D从第 1 s 末到第 2 s 末振子在做加速运动 解析 根据图象可知，弹簧振子的周期 T4 s，振幅 A8 cm，选项 A 错误；第 2 s 末 振子到达波谷位置，速度为零，加速度最大，且沿 x 轴正方向，选项 B 错误；第 3 s 末 振子经过平衡位置，速度达到最大，且向 x 轴正方向运动，选项 C 正确；从第 1 s 末到 第 2 s 末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置，速度逐渐减小，选项 D 错误。 答案 C 3如图 2 所示，弹簧振子在 B、C 间振动，O 为平衡位置，BOOC5 cm，若振子从 B 到 C 的运动时间是 1 s，则下列说法正确的是 ( ) 图 2 A振子从 B 经 O 到 C 完成一次全振动 B振动周期是 1 s，振幅是 10 cm C经过两次全振动，振子通过的路程是 20 cm D从 B 开始经过 3 s，振子通过的路程是 30 cm 解析 振子从 BOC 仅完成了半次全振动，所以周期 T21 s2 s，振幅 ABO5 cm。 弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为 4A20 cm，所以两次全振动中通过路程为 40 cm,3 s 的时间为 1.5T，所以振子通过的路程为 30 cm。 答案 D 4有一弹簧振子，振幅为 0.8 cm，周期为 0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，则它 的振动方程是 ( ) Ax810 3 sin m( 4t 2) Bx 8103 sin m( 4t 2) Cx 8101 sin m( t 32) Dx810 1 sin m( 4t 2) 解析 振幅 A0.8 cm810 3 m，角频率 4 rad/s。由题知初始时(即 t0 时) 2T 振子在正向最大位移处，即 sin 01，得 0 ，故振子做简谐运动的方程为： 2 x810 3 sin m，选项 A 正确。( 4t 2) 答案 A 5一弹簧振子的位移 y 随时间 t 变化的关系式为 y0.1sin 2.5t，位移 y 的单位为 m，时 间 t 的单位为 s。则 ( ) A弹簧振子的振幅为 0.2 m B弹簧振子的周期为 1.25 s C在 t0.2 s 时，振子的运动速度为零 D在任意 0.2 s 时间内，振子的位移均为 0.1 m 解析 根据弹簧振子的位移 y 随时间 t 变化的关系式 y 0.1sin 2.5t 可知，弹簧振子 的振幅为 0.1 m，选项 A 错误；由 2.5 可得弹簧振子的周期 T0.8 s ，选项 B 错误； 2T 在 t0.2 s 时，振子的位移最大，运动速度为零，选项 C 正确；在任意 0.2 s 时间内， 振子的位移不一定均为 0.1 m，振子的最大位移大小为 0.1 m，选项 D 错误。 答案 C 6(多选) (2014甘肃张掖高三三诊)如图 3 所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，则 下列说法中正确的是 ( ) 图 3 A甲、乙两单摆的摆长相等 B甲摆的振幅比乙摆大 C甲摆的机械能比乙摆大 D在 t0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆 E由图象可以求出当地的重力加速度 解析 由振动图象可以看出，甲摆的振幅比乙摆的大，两单摆的振动周期相同，根据 单摆周期公式 T2 可得，甲、乙两单摆的摆长相等，但不知道摆长是多少，不能 Lg 计算出重力加速度 g，故 A、 B 正确，E 错误；两单摆的质量未知，所以两单摆的机械 能无法比较，故 C 错误；在 t0.5 s 时，乙摆有负向最大位移，即有正向最大加速度， 而甲摆的位移为零，加速度为零，故 D 正确。 答案 ABD 能力提高练 7装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图 4 所示。将试管竖直提起少许，然后由静止释放 并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向， 则以下描述试管振动的图象中可能正确的是 ( ) 图 4 解析 试管在竖直方向上做简谐运动，平衡位置是在重力与浮力相等的位置，开始计 时时向上提起的距离，就是其偏离平衡位置的位移，为正向最大位移，因此应选 D。 答案 D 8(多选) 如图 5 所示，弹簧下面挂一质量为 m 的物体，物体在竖直方向上做振幅为 A 的简 谐运动，物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则物体在振动过程中 ( ) 图 5 A物体的最大动能应等于 mgA B弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变 C弹簧的最大弹性势能等于 2mgA D物体在最低点时的弹力大小应为 2mg 解析 物体振动到最高点时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能为零，从最高点到平衡 位置，重力势能减少，弹性势能增加，重力势能一部分转化为物体的动能，一部分转 化为弹簧的弹性势能，物体的最大动能小于重力势能的减少量 mgA，A 错误；物体在 振动过程中，物体和弹簧组成的系统机械能保持不变，弹簧的弹性势能和物体动能之 和在不断变化，B 错误；物体运动到最低点时，弹簧的伸长量最大，弹簧的弹性势能 最大，物体的动能为零，从最高点运动到最低点，物体重力势能的减少量等于弹簧弹 性势能的增加量，弹簧的最大弹性势能为 Epmmg 2A2mgA ，C 正确；在最高点物 体所受的回复力大小为 Fm mg，在最低点物体所受的回复力大小等于在最高点所受的 回复力大小，即 FmF mmg ，方向竖直向上，物体在最低点受到两个力的作用，回 复力为 FmF 弹 mg，解得 F 弹 2mg，D 正确。 答案 CD 9.如图 6 所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的振动图象。已知甲、 乙两个振子的质量相等，则 ( ) 图 6 A甲、乙两个振子的振幅分别为 2 m、1 m B甲、乙两个振子的相位差总为 C前 2 s 内甲、乙两个振子的加速度均为正值 D第 2 s 末甲的速度最大，乙的加速度最大 解析 两振子的振幅 A 甲 2 cm，A 乙 1 cm，A 错；两振子的频率不相等，相位差为 一变量，B 错；前 2 s 内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，C 错；第 2 s 末甲 在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度最大，D 对。 答案 D 一质点做简谐运动，其位移和时间关系图象如图所示。 (1)求 t0.2510 2 s 时的位移； (2)在 t1.510 2 s 到 2102 s 的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能如何 变化？ (3)在 t0 到 8.5102 s 时间内，质点的路程、位移各多大？ 解析 (1)由题图可知 A2 cm，T210 2 s，振动方程为 xAsin Acos ( t 2) t 2cos t cm2cos 100t cm 2210 2 当 t0.2510 2 s 时，x 2cos cm cm。 4 2 (2)由图可知在 1.5102 s210 2 s 内，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动 能变小。 (3)从 t0 至 8.5102 s 时间内为 个周期，质点的路程为 s17A34 cm，位移为 2 174 cm。 答案 (1) cm (2)变大 变大 变小 变小2 (3)34 cm 2 cm 如图所示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：A5 cm，T4 s，0 则 rad/s 2T 2 故该振子做简谐运动的表达式为：x5sin t (cm)。 2 (2)由题图可知，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