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
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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)橐业南辔槐燃茁浜螅约滓?,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。