【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第十一章 第1讲 简谐运动 受迫振动课时提能演练 新人教版(1).doc

简谐运动受迫振动(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。每小题只有一个选项正确)1.若物体做简谐运动,则下列说法中正确的是()a.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值b.物体通过平衡位置时,所受合外力为零,回复力为零,处于平衡状态c.物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同d.物体的位移增大时,动能增加,势能减少【解析】选c。如图所示,图线中a、b两处,物体处于同一位置,位移为负值,加速度一定相同,但速度方向分别为负、正,a错误,c正确。物体的位移增大时,动能减少,势能增加,d错误。单摆摆球在最低点时,处于平衡位置,回复力为零,但合外力不为零,b错误。【总结提升】以位移为线索判断简谐运动的物理量变化(1)从力的角度来看,位移越大,回复力越大,据牛顿第二定律知加速度越大;回复力方向与位移方向相反,则加速度方向与位移方向相反。(2)从能的角度来看,位移越大,势能越大,由于振动系统机械能守恒,动能越小,则速度也越小。(3)判断运动学物理量变化问题应从图像或函数表达式中获取位移变化的信息,从而进行分析判断。2.(2014厦门模拟)悬挂在竖直方向上的弹簧振子,周期t=2s,从最低点位置向上运动时刻开始计时,在一个周期内的振动图像如图所示,关于这个图像,下列说法正确的是()a.t=1.25s时,振子的加速度为正,速度也为正b.t=1.7s时,振子的加速度为负,速度也为负c.t=1.0s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值d.t=1.5s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值【解析】选c。由图像可知t=1.25s时,位移为正,加速度为负,a错;t=1.7s时,位移为负,加速度为正,b错;t=1.0s时,位移最大,振子的速度为零,加速度为负的最大值,c对;t=1.5 s时,位移为零,速度最大,d错。3.一只单摆,在第一行星表面上的周期为t1,在第二行星表面上的周期为t2,若这两个行星的质量之比m1m2=41,半径之比r1r2=21,则()a.t1t2=11b.t1t2=41c.t1t2=21d.t1t2=221【解析】选a。由万有引力定律得g1=gm1r12同理有g2=gm2r22由单摆的周期公式得t1=2lg1t2=2lg2由得t1t2=11,故选a。4.如图是内燃机排气门工作简图,凸轮运转带动摇臂,摇臂将气门压下,汽缸内废气排出,之后,气门在弹簧的弹力作用下复位,凸轮、摇臂、弹簧协调动作,内燃机得以正常工作。所有型号内燃机气门弹簧用法都有一个共同的特点,就是同时用内、外两只弹簧,并且两只弹簧劲度系数不同,相差还很悬殊。关于为什么要用两只劲度系数不同的弹簧,以下说法正确的是()a.一只弹簧力量太小,不足以使气门复位b.一只弹簧损坏之后另一只可以继续工作,提高了机器的可靠性c.两只弹簧一起使用,可以避免共振d.两只弹簧一起使用,增加弹性势能,能够使机器更节能【解析】选c。外部摇臂带动内部一系列装置工作时,会对汽缸产生作用。为防止出现共振现象,用两只劲度系数不同的弹簧一起工作,使外部振动频率很难与汽缸本身的固有频率一致,可以避免共振发生,故选c。5.(2014三明模拟)一个质点以o为中心做简谐运动,位移随时间变化的图像如图所示,a、b、c、d表示的质点在不同时刻的相应位置,下列说法正确的是()a.质点在位置b比位置d时相位超前4b.质点通过位置b时,相对平衡位置的位移为a2c.质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等d.质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等【解析】选c。质点在位置b比位置d时相位超前2,选项a错误;质点通过位置b时,相对平衡位置的位移大于a2,选项b错误;质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等,选项c正确;质点从位置a到b和从b到c的时间相等,位移不等,所以平均速度不相等,选项d错误。二、非选择题(本大题20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(能力挑战题)如图所示为一弹簧振子的振动图像,试完成以下问题:(1)写出该振子简谐运动的表达式。(2)在第2s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)由振动图像可得:a=5cm,t=4s,=0则=2t=2rad/s(4分)故该振子做简谐运动的表达式为x=5sin2t(cm)。(4分)(2)由题图可知,在t=2s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t=3s时,加速度的值达到最大,速度等于零,动能等于零,弹性势能达到最大值。(6分)(3)振子经过一个周期位移为零,路程为54cm=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=2025cm=500 cm=5 m。(6分)答案:(1)x=5sin2t(cm)(2)见解析(3)05m【变式备选】已知单摆的振动图像如图所示。(1)读图可知振幅a=_m,振动频率f=_hz;(2)求此单摆的摆长l;(3)若摆球质量为0.2kg,在摆动过程中,摆球受的回复力的最大值fm是多少?(取g=10m/s2,