高三物理考点针对训练简谐运动及振动图象(6页).doc

-高三物理考点针对训练 简谐运动及振动图象-第 6 页09届考点针对训练 简谐运动及振动图象一、本题共10小题，每小题6分,共60分.在每小题给出的四个选项中有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分.1.关于弹簧振子的振动，下述说法中正确的有（ ）A.周期与振幅有关，振幅越小，周期越长B.在任意T/2内，弹力做功为零C.在任意T/2内，弹力的冲量总相等D.在最大位移处，因为速度为零，所以处于平衡状态答案：B解析：根据简谐运动的对称性，在任意开始和终了时刻，振子所处的位置一定跟平衡位置对称，或位于平衡位置振子的速度大小一定相等，方向可能相同，也可能不同，则弹力做的功一定为零，弹力的冲量在02mv之间，在最大位移处，速度为零，振子所受的合力不等于零，振子不处于平衡状态.2.一个水平平台在竖直方向上做简谐运动，一物体置于平台上随平台一起振动，当平台运动到什么位置时，物体对平台的正压力最大（ ）A.最低点 B.最高点C.向上运动经过平衡位置时 D.向下运动经过平衡位置时答案：A解析：在最低点和平衡位置之间运动时，振子的加速度方向竖直向上，N-mg=ma，而在最低点a最大，故N最大.3.如图所示，A、B分别为单摆做简谐运动时摆球的不同位置.其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线，以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（ ）A.位于B处时动能最大B.位于A处时势能最大C.在位置A的势能大于在位置B的动能D.在位置B的机械能大于在位置A的机械能答案：BC解析：将原图补完整如图所示.在A时其势能最大，在平衡位置（即虚线处）动能最大.A、B处比较，A处势能大，A、B处机械能相等，故选项BC正确.4.如图所示，在光滑的水平桌面上有一弹簧振子，弹簧劲度系数为k，开始时，振子被拉到平衡位置O的右侧A处，此时拉力大小为F，然后释放振子从静止开始向左运动，经过时间t后第一次到达平衡位置O处，此时振子的速度为v，在这个过程中振子的平均速度为（ ）A.0 B.C. D.不为零的某值，但由题设条件无法求出答案：C解析：由弹簧振动特点可知，F=kx，OA=，平均速度=，故应选C.5.一根用绝缘材料制成的轻弹簧，劲度系数为k，一端固定，另一端与质量为m、带正电荷、电荷量为q的小球相连，静止在光滑绝缘水平面上.当施加水平向右的匀强电场E后（如图所示），小球开始做简谐运动，关于小球的运动有如下说法：球的速度为零时，弹簧伸长qE/k球做简谐运动的振幅为qE/k运动过程中，小球的机械能守恒运动过程中，小球动能改变量、弹性势能改变量、电势能改变量的代数和为零上述说法中正确的是（ ）A. B. C. D.答案：D解析：速度为零时，弹簧伸长2Eq/k.由于有电场力存在，机械能不守恒.6.甲、乙两个单摆摆球质量相等，它们做简谐运动时，其周期之比为1.如果两摆的悬点处于同一高度，将摆线拉到水平位置伸直，自由释放摆球，则两摆球经过各自的最低点时（ ）A.甲、乙两摆球的动能相等B.悬线对甲摆球的拉力大于悬线对乙摆球的拉力C.甲、乙两摆球的机械能不相等D.两摆球的向心加速度相等答案：D解析：根据单摆周期公式T=2·可知，T1/T2=，所以有l1/l2=21.由机械能守恒定律，各摆球下落至最低点过程有：mv2=mgl 由于l1l2，所以Ek1Ek2，选项A错误.而单摆摆动到最低点时，可视为圆周运动，根据圆周运动公式则有：F-mg=m 由式可得：F=3mg，而m1=m2，因此有F1=F2，选项B错误.在摆线控制到水平位置时，两摆球相对同一个零势能参考平面具有相同的重力势能，而开始时甲、乙动能均为零，因此摆线在水平位置时甲、乙两摆的机械能是相等的.由于甲、乙两摆振动中机械能是守恒的，所以两单摆在任何时候的机械能相等，可见，选项C错误.由圆周运动知识，两单摆摆到最低点时的向心加速度为a=2g，所以，甲、乙摆球在最低点位置的向心加速度相等，选项D正确.7.如图所示，在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线，线的另一端系一质量为m、电荷量为q的小球.当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态.现给小球一垂直细线的初速度v0，使小球在水平面上开始运动，若v0很小，则小球再次回到平衡位置所需的时间为（ ）A. B.C. D.答案：B解析：类简谐运动：T=2=2.小球再次返回到平衡位置的时间t=.8.如右图所示，置于地面上的一单摆在小振幅条件下摆动的周期为T0.下列说法中正确的是（ ）A.单摆摆动过程中，绳子的拉力始终大于摆球的重力B.单摆摆动过程中，绳子的拉力始终小于摆球的重力C.将该单摆置于高空中相对于地球静止的气球中，其摆动周期TT0D.将该单摆悬挂在匀加速上升的升降机中，其摆动周期TT0答案：CD解析：单摆摆动到最短时，设绳与竖直方向夹角为，则沿绳方向：T1-mgcos=0，所以T1mg.而在最低点，由牛顿第二定律知：T2-mg=m，所以：T2mg.选项AB错误.根据单摆的周期公式T=2知，将单摆置于高空相对于地球静止的气球中，g值减小，周期变大，即TT0，若将它悬挂在匀加速上升的升降机中，T=2，所以，周期减小，即TT0，综合上述结论，选项CD正确.9.一个质点做简谐运动的图象如下图所示，下述正确的是（ ）A.质点振动频率为4 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.在5 s末，质点速度为零，加速度最大D.在t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点位移大小相等答案：BCD解析：由振动图象，可直接得到周期T=4 s，振动频率f=0.25 Hz，故A项错.一个周期内，简谐运动的质点经过的路程是4A=8 cm，10 s为2.5个周期，质点经过的路程是20 cm，B项正确.在5 s末，质点位移最大为2 cm，此时加速度最大，速度为零，C项是正确的.在1.5 s和4.5 s两时刻，质点位移相等，故D项也正确.答案为B、C、D.10.如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是（ ）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t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆答案：ABD解析：振幅可从图上看出甲摆大，故B对.且两摆周期相等，则摆长相等.因质量关系不明确，无法比较机械能.t=0.5 s时乙摆球在负的最大位移处，故有正向最大加速度.所以正确选项选A、B、D.二、本大题共两小题，每小题8分，共16分.请把正确答案填写在横线上.11.一个单摆的振动位移与时间的关系如图所示，当t=2 s时，摆球的位移为_，速度为_，02 s内通过的路程为_.答案：0 0.25 m/s 0.32 m解析：可由T=2知l=1 m，mvA2=kA2=A2求出vm=0.25 m/s或mvA2=mgl(1-cos)，cos=亦可求出vm=0.25 m/s.12.用质量不计的弹簧把质量为3m的木板A与质量为m的木板B连接组成如图所示的装置，B板置于水平地面上，现用一个竖直向下的力F下压木板A，撤销F后，B板恰好被提离地面，由此可知力F的大小是_.答案：4mg解析：A木板平衡位置为kx0=3mg，撤F后，A以平衡位置为中心上下做简谐运动，要使B恰好提离地面，弹簧需伸长x=，即A的振幅应为x0+x=，开始作用于木板竖直向下的压力为F=k(x0+x)=4mg.13.如图所示，abc为固定在水平面上的光滑圆弧轨道，b点为最低点，O为圆心，弧abc所对圆心角小于5°，现将甲球由O点、乙球由a点同时由静止释放（把两球视为质点），若不计空气阻力，哪个球先到达b点？答案：甲球解析：有的同学根据abOb，就认为乙球a先到达b点，这样只凭直觉就得结论是缺乏根据的，应先分析甲、乙两球各做什么运动，甲球只受重力作用，所以做自由落体运动.乙球在重力和圆弧支持力的作用下运动，由于圆心角小于5°，它受力情况与单摆相似，所以它做简谐运动.甲球从圆心O自由下落到b点所用时间t1为：t1=1.41 乙球由a运动到b的时间t2应是1/4周期.t2=1/4T=·2=1.57比较得t1t2，即甲球先到.14.（12分）一皮带传动装置如图所示，皮带的速度v足够大.一根质量不计、劲度系数为k的弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带间的动摩擦因数为.当滑块放到皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带上的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧第一次伸长到最大时，滑块与皮带间所产生的热量是多少？答案：mg(v-2mg/k)解析：由于皮带的速度v足够大，故以皮带为参考系，滑块始终是向右运动，滑块所受到的滑动摩擦力方向始终是向左的.滑块实际上是向左运动，只要弹簧对它的拉力小于摩擦力，滑块是加速运动，当弹簧对它的拉力大于摩擦力，滑块做减速运动，当滑块的速度减小到零时，弹簧的伸长量最大，以后，滑块在弹簧拉力和摩擦力的作用下向右运动.由于滑块在运动过程中所受到的摩擦力的大小和方向都不变，故此滑块在皮带上的运动类似于竖直的弹簧振子，此处的摩擦力相当于竖直弹簧振子的重力，所以滑块的运动是一个简谐运动.其振幅为A=mg/k，弹簧伸长的最大长度也就是滑块运动的位移（对地）为：s=2A=2mg/k滑块在这段位移是所经历的时间为：t=T/2=滑块在皮带上相对路径为：l=vt-s=v-2mg/k所以，在这段时间内产生的热量，即：Q=mgl=mg(v-2mg/k).