高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第2節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課時(shí)作業(yè) 新人教版選修34

1、第十一章第二節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(13題為單選題，4、5題為多選題)1(河北省張家口市20172018學(xué)年高二下學(xué)期第一次月考)如圖所示，彈簧振子以o點(diǎn)為平衡位置在a、b間振動(dòng)，ab8cm，振子由a點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所需的時(shí)間為0.2s，則(d)a振幅是8cmb從a至c振子做減速運(yùn)動(dòng)c周期是0.8sd周期是0.4s解析：ab8cm，所以振幅是4cm，故a錯(cuò)誤；越靠近平衡位置速度越大，所以從a至c振子做加速運(yùn)動(dòng)，故b錯(cuò)誤；振子由a點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所需的時(shí)間為0.2s，這是半個(gè)周期的時(shí)間，所以周期是0.4，故c錯(cuò)，d對(duì)。2如圖所示，為質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，下列判斷中正確的是(a

2、)a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期是8sb振幅是±2cmc4s末質(zhì)點(diǎn)的速度為正，加速度為零d10s末質(zhì)點(diǎn)的加速度為正，速度為零解析：由振動(dòng)圖象可讀得，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為8s，a對(duì)；振幅為2cm，b錯(cuò)；4秒末質(zhì)點(diǎn)經(jīng)平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，速度為負(fù)向最大，加速度為零，c錯(cuò)；10s末質(zhì)點(diǎn)在正的最大位移處，加速度為負(fù)值，速度為零，d錯(cuò)。3如圖所示，某同學(xué)看到一只鳥(niǎo)落在樹(shù)枝上的p處，樹(shù)枝在10s內(nèi)上下振動(dòng)了6次。鳥(niǎo)飛走后，他把50g的砝碼掛在p處，發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝在10s內(nèi)上下振動(dòng)了12次，將50g的砝碼換成500g砝碼后，他發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝在15s內(nèi)上下振動(dòng)了6次，你估計(jì)鳥(niǎo)的質(zhì)量最接近(b)a50gb200gc500gd550g

3、解析：振動(dòng)系統(tǒng)的頻率是由振動(dòng)系統(tǒng)的自身來(lái)決定的。鳥(niǎo)與樹(shù)枝組成的系統(tǒng)頻率f10.6hz,50g砝碼與樹(shù)枝組成的系統(tǒng)頻率f21.2hz,500g砝碼與樹(shù)枝組成的系統(tǒng)頻率為f30.4hz，而f3<f1<f2，故鳥(niǎo)的質(zhì)量應(yīng)在50g與500g之間，故選b。4有兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程分別是：x13sin(100t)，x25sin(100t)，下列說(shuō)法正確的是(bc)a它們的振幅相同b它們的周期相同c它們的相差恒定d它們的振動(dòng)步調(diào)一致解析：依據(jù)兩個(gè)振動(dòng)方程我們知道：方程1代表的振子振動(dòng)振幅為3；圓頻率為2f100，則f50hz；初相為。方程2代表的振子振動(dòng)振幅為5，圓頻率為2f100，則f50h

4、z；初相為/4。所以，選項(xiàng)a錯(cuò)，b對(duì)；由于它們的振動(dòng)周期相同所以它們的相位差為/3/4有確定的值，故選項(xiàng)c正確。選項(xiàng)d不對(duì)，由于它們的相位差為/3/4/12，因此它們?cè)谡駝?dòng)時(shí)步調(diào)不一致。只有兩個(gè)頻率相同的振動(dòng)，且相位差212n(n0，±1，±2，)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)才會(huì)一致，這就是我們常說(shuō)的同相；若21(2n1)，說(shuō)明這兩個(gè)振動(dòng)正好相反，我們叫它反相。5(浙江省嘉興市20172018學(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖所示，為一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，曲線滿足正弦變化規(guī)律，則下列說(shuō)法中正確的是(ad)a該振動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)b該振動(dòng)振幅為10cmc前0.08s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移為20cmd0.04s

5、末，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿x軸負(fù)向解析：該圖象表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間周期性變化的規(guī)律，是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，故a正確；由圖可知該振幅為5cm，故b錯(cuò)誤；由圖可知質(zhì)點(diǎn)的周期為0.08s，所以在0.08s末，質(zhì)點(diǎn)又回到了平衡位置，所以前0.08s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移為0cm，故c錯(cuò)誤；根據(jù)振動(dòng)規(guī)律可知，0.04s末質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿x軸負(fù)向，故d正確。二、非選擇題6兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)分別為x14asin(4bt)，x22asin(4bt)。求它們的振幅之比，各自的頻率，以及它們的相位差。答案：a1a221；頻率都為2b，相位差為。解析：振幅之比，它們的頻率相同，都是f2b，它們的相位差21，兩振動(dòng)為反相。7一豎直懸掛的彈簧振

6、子，下端裝有一記錄筆，在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙。當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí)，以速率v水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙，記錄筆在紙上留下如圖所示的圖象。y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)。由此圖求振動(dòng)的周期和振幅。答案：解析：設(shè)周期為t，振幅為a。由題意得t和a 能力提升 一、選擇題(13題為單選題，4、5題為多選題)1(河北衡水中學(xué)2016年高二上學(xué)期調(diào)研)某沿水平方向振動(dòng)的彈簧振子在06s內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示，由圖可知(c)a該振子的振幅為5cm，振動(dòng)周期為6sb第3s末振子的速度沿x軸負(fù)方向c第3s末到第4s末的過(guò)程中，振子做減速運(yùn)動(dòng)d該振子的位移x和時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系：x5sin(t)(c

7、m)解析：由圖讀出振動(dòng)周期為4s，振幅為5cm，故a錯(cuò)誤；根據(jù)圖象可知，第3s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，故b錯(cuò)誤；第3s末振子處于平衡位置處，速度最大，則第3s末到第4s末的過(guò)程中，振子做減速運(yùn)動(dòng)，故c正確；由振動(dòng)圖象可得：振幅a5cm，周期t4s，初相，則圓頻率rad/s，故該振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為：x5sin(t)，故d錯(cuò)誤。2一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣大小的速度通過(guò)相距10cm的a、b兩點(diǎn)，且由a到b的過(guò)程中速度方向不變，歷時(shí)0.5s(如圖)。過(guò)b點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)t0.5s質(zhì)點(diǎn)以方向相反、大小相同的速度再次通過(guò)b點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是(c)a0.5sb1.0sc2.0sd4.0s

8、解析：根據(jù)題意，由振動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知：ab的中點(diǎn)(設(shè)為o)為平衡位置，a、b兩點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布于o點(diǎn)兩側(cè)。質(zhì)點(diǎn)從平衡位置o向右運(yùn)動(dòng)到b的時(shí)間應(yīng)為tob×0.5s0.25s。質(zhì)點(diǎn)從b向右到達(dá)右方極端位置(設(shè)為d)的時(shí)間tbd×0.5s0.25s。所以質(zhì)點(diǎn)從o到d的時(shí)間todt0.25s0.25s0.5s。所以t2.0s，c對(duì)。3兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖線如圖所示，則有(b)aa超前bba落后bca超前bda落后b解析：a、b簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式分別為xaasin(t)，xbacos(t)asin(t)，所以0，則b的相位比a的相位超前，也就是說(shuō)a的相位比b的相位落后，所以答案為b。4(黑龍江牡丹江

9、一中2017年高二下學(xué)期期末)某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為xasint/4，則質(zhì)點(diǎn)(ad)a第1 s末與第3 s末的位移相同b第1 s末與第3 s末的速度相同c3 s末至5 s末的位移方向都相同d3 s末至5 s末的速度方向都相同解析：由關(guān)系式可知，將t1s和t3s代入關(guān)系式中求得兩時(shí)刻位移相同，故a正確。畫(huà)出對(duì)應(yīng)的位移時(shí)間圖象，由圖象可以看出，第1s末和第3s末的速度方向不同，故b錯(cuò)誤。由圖象可知，3s末至5s末的位移大小相同，方向相反，故c錯(cuò)誤。由圖象可知，3s末至5s末的速度是大小相同，方向也相同，故d正確。故選ad。 5一個(gè)彈簧振子的振幅是a，若在t的時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的路

10、程是s，則下列關(guān)系中可能正確的是(包括一定正確的)(abcd)at2t，s8abt，s2act，sadt，s>a解析：因每個(gè)全振動(dòng)所通過(guò)的路程為4a，故abc正確，又因振幅為振子的最大位移，而s為時(shí)的路程，故s有可能大于a，故d正確。二、非選擇題6(吉林大學(xué)附中2016年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示為a、b(實(shí)線為a，虛線為b)兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)圖象，試寫(xiě)出它們的位移方程，并求出相位差。答案：xa2sint(cm)，xb2sin(t)(cm)，解析：a的位移方程為：xa2sint(cm)。b的位移方程為：xb2sin(t)(cm)。其相位差ba，則b的相位比a超前。7(吉林省八校201720

11、18學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)彈簧振子以o點(diǎn)為平衡位置，在b、c兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻，振子從o、b間的p點(diǎn)以速度v向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t0.2s時(shí)，振子速度第一次變?yōu)関；在t0.5s時(shí)，振子速度第二次變?yōu)関。(1)求彈簧振子振動(dòng)周期t。(2)若b、c之間的距離為25cm，求振子在4.0s內(nèi)通過(guò)的路程。(3)若b、c之間的距離為25cm。從平衡位置計(jì)時(shí)，寫(xiě)出彈簧振子位移表達(dá)式，并畫(huà)出彈簧振子的振動(dòng)圖象。答案：(1)1.0s(2)200cm(3)x12.5sin2t(cm)解析：(1)根據(jù)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可得：t0.5×2s1.0s(2)若b、c之間距離為25cm，則振幅a×25cm12.5cm振子4.0s內(nèi)通過(guò)的路程s×4×12.5cm200cm(3)根據(jù)xasint，a12.5cm，2得x12.5sin2t(cm)振動(dòng)圖象如圖所示6edbc3191f235