2019-2020年高中物理 第1章 機(jī)械振動(dòng) 1.3 探究擺鐘的物理原理課后訓(xùn)練 滬科版選修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第1章 機(jī)械振動(dòng) 1.3 探究擺鐘的物理原理課后訓(xùn)練 滬科版選修3-41如圖所示，一向右運(yùn)動(dòng)的車廂頂上懸掛兩單擺M與N，它們只能在圖示平面內(nèi)擺動(dòng)，某一瞬時(shí)出現(xiàn)圖示情景，由此可知車廂的運(yùn)動(dòng)及兩單擺相對(duì)車廂運(yùn)動(dòng)的可能情況是（）。A車廂做勻速直線運(yùn)動(dòng)，M在擺動(dòng)，N靜止B車廂做勻速直線運(yùn)動(dòng)，M在擺動(dòng)，N也在擺動(dòng)C車廂做勻速直線運(yùn)動(dòng)，M靜止，N在擺動(dòng)D車廂做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，M靜止，N也靜止2關(guān)于小孩子蕩秋千，有下列四種說法：質(zhì)量大一些的孩子蕩秋千，秋千擺動(dòng)的頻率會(huì)更大些孩子在秋千到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)有失重的感覺拉繩被磨損了的秋千，繩子最容易在最低點(diǎn)斷開自己蕩秋千想蕩高一些，必須在兩側(cè)最高點(diǎn)提高重心，增加勢(shì)能上述說法中正確的是（）。A BC D3對(duì)于單擺的振動(dòng)，以下說法中正確的是（）。A單擺振動(dòng)時(shí)，擺球受到的向心力大小處處相等B單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力就是擺球受到的合力C擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受回復(fù)力為零D擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受合外力為零4如圖所示，A、B分別為同一單擺做簡諧振動(dòng)時(shí)擺球的不同位置。其中，位置A為擺球擺動(dòng)的最高位置，虛線為過懸點(diǎn)的豎直線，以擺球最低位置為重力勢(shì)能零點(diǎn)，則擺球在擺動(dòng)過程中（）。A位于B處時(shí)動(dòng)能最大B位于A處時(shí)勢(shì)能最大C在位置A的勢(shì)能大于在位置B的動(dòng)能D在位置B的機(jī)械能大于在位置A的機(jī)械能5一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖，以下說法正確的是（）。At1時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最小Bt2時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最小Ct3時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最大Dt2、t4時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最大6如圖所示為一單擺的振動(dòng)圖像，則（）。At1和t3時(shí)刻擺線的拉力等大Bt1和t3時(shí)刻擺球速度相等Ct3時(shí)刻擺球速度正在減小Dt4時(shí)刻擺線的拉力正在減小7有甲、乙兩個(gè)單擺，擺角均不超過5。甲的振幅為2 cm，乙的振幅為3 cm，它們的周期都是4 s，當(dāng)t0時(shí)，甲的位移為2 cm，乙的相位比甲落后。請(qǐng)?jiān)谕蛔鴺?biāo)系中作出這兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像。8一物體沿x軸做簡諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t0時(shí)，位移是4 cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。（1）試寫出用正弦函數(shù)表示的振動(dòng)方程。（2）10 s內(nèi)通過的路程是多少？參考答案1答案：AB解析：車廂做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)，都是處于平衡狀態(tài)，N可以是靜止，也可以是在擺動(dòng)中；M只能在擺動(dòng)中，因?yàn)镸所受的外力不為零。車廂做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，M可能相對(duì)車廂靜止，也可能是在擺動(dòng)中某一瞬時(shí)所在位置，N只可能是在擺動(dòng)中經(jīng)過最低點(diǎn)的瞬間，因?yàn)榇藭r(shí)N在水平方向所受合力為零，不可能與車廂相對(duì)靜止。2答案：B解析：秋千的擺動(dòng)頻率跟擺長有關(guān)，跟質(zhì)量無關(guān)，且對(duì)等高的孩子，質(zhì)量大的孩子等效擺長較長，頻率應(yīng)小一些，錯(cuò)；在最低點(diǎn)孩子具有向上的加速度，應(yīng)有超重的感覺，錯(cuò)；在最低點(diǎn)繩所受的拉力最大，容易斷開，正確；欲使秋千蕩高一些，必須在兩側(cè)最高處提高重心，增加重力勢(shì)能，正確。所以B正確。3答案：C解析：該題考查單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的回復(fù)力。單擺振動(dòng)過程中受到重力和繩子拉力的作用，把重力沿切向和徑向分解，其切向分力提供回復(fù)力，繩子拉力與重力的徑向分力的合力提供向心力，向心力大小為mv2/l，可見最大偏角處向心力為零，平衡位置處向心力最大，而回復(fù)力在最大偏角處最大，平衡位置處為零。故選C。4答案：BC解析：擺球在擺動(dòng)過程中總機(jī)械能守恒，只是動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，故D錯(cuò)。位置A是擺動(dòng)的最高點(diǎn)，動(dòng)能為零，勢(shì)能最大，B對(duì)。在B處，總機(jī)械能為動(dòng)能與勢(shì)能之和，在A處勢(shì)能為總機(jī)械能，故C對(duì)。擺球在平衡位置時(shí)勢(shì)能為零，動(dòng)能最大，故A錯(cuò)。5答案：D解析：本題考查單擺的振動(dòng)圖像和單擺的受力，注意單擺擺動(dòng)過程中始終不是處于平衡狀態(tài)。由圖知t1、t3時(shí)刻擺球位于最大位移處，速度為零，懸線的拉力Fmgcos ，t2、t4時(shí)刻擺球位于平衡位置，速度最大，懸線的拉力，因此可知D正確。6答案：AD解析：由振動(dòng)圖像可知t1、t3時(shí)刻擺球在同一位置，速度大小相等，方向不同，但向心力等大，A對(duì)B錯(cuò)；t3時(shí)刻擺球正在向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度正在增大，C錯(cuò)；t4時(shí)刻正在向最大位移處運(yùn)動(dòng)，速度減小，拉力減小，D正確。7答案：見解析解析：因?yàn)閮蓡螖[均做簡諧運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)滿足方程：xAsin（t），所以x甲2sin（t甲）2sin（t甲）（cm），x乙3sin（t乙）（cm），將t0，x甲2 cm代入得：甲，又因?yàn)橐业南辔槐燃茁浜?，所以甲乙，故乙，兩方程為：x甲2sin（t）（cm）和x乙3sin（t）（cm），則圖像如圖所示。8答案：（1）x0.08sin（t）（m）（2）160 cm解析：（1）簡諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)方程的一般表示式為xAsin（t）。根據(jù)題目條件，有：A0.08 m，2f rad/s。所以x0.08sin（t） m。將t0，x0.04 m，代入得0.04 m0.08sin （m），解得初相位或，因?yàn)閠0時(shí)，速度方向沿x軸負(fù)方向，即位移在減小，所以取。故所求的振動(dòng)方程為x0.08sin（t）（m）。（2）周期，所以t5T，因?yàn)?T內(nèi)的路程是4A，則通過的路程s54A208 cm160 cm。