【三维设计】2016届高三物理一轮复习课时跟踪检测(39)机械振动

-1-图1图2图5课时跟踪检测(三十九)机械振动对点训练：简谐运动1．(2013·上海高考)做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．回复力2.如图1所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.2s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动频率为()A．1HzB．1.25HzC．2HzD．2.5Hz3.如图2所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，弹簧的劲度系数为k。当连接A、B的绳突然断开后，物体A将在竖直方向上做简谐运动，则A振动的振幅为()A.MgkB.mgkC.M＋mgkD.M＋mg2k对点训练：简谐运动的图像4．有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图3所示。下列关于图4中(1)～(4)的判断正确的是()图3图4A．图(1)可作为该物体的速度—时间图像B．图(2)可作为该物体的回复力—时间图像C．图(3)可作为该物体的回复力—时间图像D．图(4)可作为该物体的加速度—时间图像5.(多选)弹簧振子做简谐运动的图像如图5所示，下列说法正确的是()A．在第5秒末，振子的速度最大且沿＋x方向B．在第5秒末，振子的位移最大且沿＋x方向-2-图6图7图8C．在第5秒末，振子的加速度最大且沿－x方向D．在0到5秒内，振子通过的路程为10cm6.图6为一弹簧振子的振动图像，由此可知()A．在t1时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大B．在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小C．在t3时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小D．在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大7.如图7所示是弹簧振子的振动图像，由此图像可得，该弹簧振子做简谐运动的公式是()A．x＝2sin(2.5πt＋π2)B．x＝2sin(2.5πt－π2)C．x＝2sin(2.5πt－π2)D．x＝2sin2.5πt8．劲度系数为20N/cm的弹簧振子，它的振动图像如图8所示，则()A．在图中A点对应的时刻，振子所受的弹力大小为0.5N，方向指向x轴的负方向B．在图中A点对应的时刻，振子的速度方向指向x轴的正方向C．在0～4s内振子做了1.75次全振动D．在0～4s内振子通过的路程为0.35cm，位移为09．如图9甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是()图9A．t＝0.8s时，振子的速度方向向左B．t＝0.2s时，振子在O点右侧6cm处C．t＝0.4s和t＝1.2s时，振子的加速度完全相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小对点训练：受迫振动、共振10．(2015·银川模拟)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快-3-就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A．加大飞机的惯性B．使机体更加平衡C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率11．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则()驱动力频率/Hz304050607080受迫振动振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固＝60HzB．60Hz＜f固＜70HzC．50Hz＜f固＜60HzD．以上三个都不对考点综合训练12．一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t＝0时，位移是4cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示振动方程并画出相应的振动图像。13．(2015·温州十校联合体期中)弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.2s时，振子速度第一次变为－v；在t＝0.5s时，振子速度第二次变为－v。(1)求弹簧振子振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25cm，求振子在4.0s内通过的路程；(3)若B、C之间的距离为25cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像。-4-课时跟踪检测(三十九)机械振动答案1．选B做简谐振动的物体，经过同一位置时，相对平衡位置的位移x相同，回复力(F＝－kx)相同，由牛顿第二定律(F＝ma)知加速度a相同，物体可能以方向相反的速度经过同一位置，故B正确。2．选B由简谐运动的对称性可知，tOb＝0.1s，tbc＝0.1s，故T4＝0.2s，解得T＝0.8s，f＝1T＝1.25Hz，选项B正确。3．选A在物体A振动的平衡位置处，弹簧弹力和A物体重力相等。物体B将A拉至平衡位置以下最大位移Δx＝Mgk处，故物体A振动的振幅为Mgk，A正确。4．选C因为F＝－kx，a＝－kxm，故图(3)可作为F­t、a­t图像；而v随x增大而减小，故v­t图像应为图(2)。5．选BCD由题图可知第5秒末，振子处于正的最大位移处，此时有负方向的最大加速度，速度为零，故B、C正确，A错误；在0到5s内，振子经过54个全振动，路程为5A＝10cm，故D正确。6．选B从题中图像的横坐标和纵坐标可知此图是振动图像，它所描述的是一个质点在不同时刻的位置，t2和t4是在平衡位置处，t1和t3是在最大位移处，根据弹簧振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时的速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力为最大，所以B正确。7．选D由图像可知：A＝2cm，ω＝2πT＝2π0.8＝2.5π，φ＝0。所以x＝2sin2.5πt，D正确。8．选B由题图可知A在t轴上方，位移x＝0.25cm，所以弹力F＝－kx＝－5N，即弹力大小为5N，方向指向x轴的负方向，选项A错误。由题图可知此时振子的速度方向指向x轴的正方向，选项B正确。由题图可看出，t＝0、t＝4s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在0～4s内振子完成两次全振动，选项C错误。由于t＝0时刻和t＝4s时刻振子都在最大位移处，所以在0～4s内振子的位移为零，又由于振幅为0.5cm，在0～4s内振子完成了2次全振动，所以在这段时间内振子通过的路程为2×4×0.5cm＝4cm，故选项D错误。9．选A从t＝0.8s时起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t＝0.8s时，速度方向向左，A正确；由题中图像得振子的位移x＝12sin5π4tcm，故t＝0.2s时，x＝62cm，故B错误；t＝0.4s和t＝1.2s时，振子的位移方向相反，由a＝－kxm-5-知，加速度方向相反，C错误；t＝0.4s到t＝0.8s的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，故D错误。10．选D当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅较大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，选D。11.选C从如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大。并可以从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢。比较各组数据知f驱在50Hz～60Hz范围内时，振幅变化最小，因此50Hz＜f固＜60Hz，即C正确。12．解析：简谐运动振动方程的一般表示式为x＝Asin(ωt＋φ0)，根据题给条件有：A＝0.08m，ω＝2πf＝π，所以x＝0.08sin(πt＋φ0)m，将t＝0时x0＝0.04m代入得0．04＝0.08sinφ0，解得初相φ0＝π6或φ0＝56π，因为t＝0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取φ0＝56π，所求的振动方程为x＝0.08sin(πt＋56π)m，对应的振动图像如图所示。答案：x＝0.08sin(πt＋56π)m图像见解析13．解析：(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得：T＝0.5×2s＝1.0s(2)若B、C之间距离为25cm，则振幅A＝12×25cm＝12.5cm振子4.0s内通过的路程s＝4T×4×12.5cm＝200cm(3)根据x＝Asinωt，A＝12.5cm，ω＝2πT＝2π-6-得x＝12.5sin2πt(cm)。振动图像为答案：(1)1.0s(2)200cm(3)x＝12.5sin2πt(cm)图像见解析图