2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)課1 機(jī)械振動(dòng)訓(xùn)練（含解析）教科版選修3-4.doc

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基礎(chǔ)課1　機(jī)械振動(dòng) 一、選擇題(以下每小題均為多項(xiàng)選擇題) 1．(2016河北衡水中學(xué)模擬)如圖1甲所示，一單擺做小角度擺動(dòng)，從某次擺球由左向右通過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，相對(duì)平衡位置的位移x隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2。對(duì)于這個(gè)單擺的振動(dòng)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．單擺的擺長(zhǎng)約為1.0 m B．單擺的位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為x＝8sin(πt) cm C．從t＝0.5 s到t＝1.0 s的過(guò)程中，擺球的重力勢(shì)能逐漸增大 D．從t＝1.0 s到t＝1.5 s的過(guò)程中，擺球所受回復(fù)力逐漸減小 E．從t＝1.0到t＝1.5 s的過(guò)程中，擺球所受回復(fù)力逐漸增大 解析　由題圖乙可知單擺的周期T＝2 s，振幅A＝8 cm。由單擺的周期公式T＝2π，代入數(shù)據(jù)可得l＝1 m，選項(xiàng)A正確；由ω＝可得ω＝π rad/s，則單擺的位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為x＝Asin ωt＝8sin(πt) cm，選項(xiàng)B正確；從t＝0.5 s到t＝1.0 s的過(guò)程中，擺球從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，重力勢(shì)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從t＝1.0 s到t＝1.5 s的過(guò)程中，擺球的位移增大，回復(fù)力增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。 答案　ABE 2.如圖2所示，在光滑桿下面鋪一張可沿垂直桿方向勻速移動(dòng)的白紙，一帶有鉛筆的彈簧振子在B、C兩點(diǎn)間做機(jī)械振動(dòng)，可以在白紙上留下痕跡。已知彈簧的勁度系數(shù)為k＝10 N/m，振子的質(zhì)量為0.5 kg，白紙移動(dòng)速度為2 m/s，彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝ky2，不計(jì)一切摩擦。在一次彈簧振子實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的圖線，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖2 A．該彈簧振子的振幅為1 m B．該彈簧振子的周期為1 s C．該彈簧振子的最大加速度為10 m/s2 D．該彈簧振子的最大速度為2 m/s E．該彈簧振子的最大速度為 m/s 解析　彈簧振子的振幅為振子偏離平衡位置的最大距離，所以該彈簧振子的振幅為A＝0.5 m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖所示振子振動(dòng)曲線可知，白紙移動(dòng)x＝2 m，振動(dòng)一個(gè)周期，所以彈簧振子的周期為T＝＝1 s，選項(xiàng)B正確；該彈簧振子所受最大回復(fù)力F＝kA＝100.5 N＝5 N，最大加速度為a＝＝10 m/s2，選項(xiàng)C正確；根據(jù)題述彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝ky2，彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，由mv＝kA2可得該彈簧振子的最大速度為vm＝A＝ m/s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。 答案　BCE 3．(2016徐州模擬)甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖3所示，則可知(　　) 圖3 A．兩彈簧振子完全相同 B. 兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1 C．振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大 D．兩振子的振動(dòng)頻率之比f(wàn)甲∶f乙＝1∶2 E．振子乙速度為最大時(shí)，振子甲速度不一定為零 解析　從圖像中可以看出，兩彈簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，則頻率之比f(wàn)甲∶f乙＝1∶2，D正確；彈簧振子周期與振子質(zhì)量、彈簧勁度系數(shù)k有關(guān)，周期不同，說(shuō)明兩彈簧振子不同，A錯(cuò)誤；由于彈簧的勁度系數(shù)k不一定相同，所以兩振子所受回復(fù)力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定為2∶1，B錯(cuò)誤；由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，在振子到達(dá)平衡位置時(shí)位移為零，速度最大，在振子到達(dá)最大位移處時(shí)，速度為零，從圖像中可以看出，在振子甲到達(dá)最大位移處時(shí)，振子乙恰好到達(dá)平衡位置，C正確；當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時(shí)，振子甲有兩個(gè)可能的位置，一個(gè)是最大位移處，一個(gè)是平衡位置，E正確。 答案　CDE 二、非選擇題 4．[2016北京理綜]用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。 圖4 (1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線 B．長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線 C．直徑為1.8 cm的塑料球 D．直徑為1.8 cm的鐵球 (2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g＝__________(用L、n、t表示)。 (3)下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理。 組次 1 2 3 擺長(zhǎng)L/cm 80.00 90.00 100.00 50次全振動(dòng)時(shí)間t/s 90.0 95.5 100.5 振動(dòng)周期T/s 1.80 1.91 重力加速度g/(ms－2) 9.74 9.73 請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T＝________s，g＝________m/s2。 (4)用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2－L圖像，也可以求出重力加速度g。已知三位同學(xué)作出的T2－L圖線的示意圖如圖5中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過(guò)原點(diǎn)，圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹担畡t相對(duì)于圖線b，下列分析正確的是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 圖5 A．出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長(zhǎng)L B．出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次 C．圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值 (5)某同學(xué)在家里測(cè)重力加速度。他找到細(xì)線和鐵鎖，制成一個(gè)單擺，如圖6所示，由于家里只有一根量程為30 cm的刻度尺，于是他在細(xì)線上的A點(diǎn)做了一個(gè)標(biāo)記，使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長(zhǎng)度小于刻度尺量程。保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長(zhǎng)度不變，通過(guò)改變O、A間細(xì)線長(zhǎng)度以改變擺長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)O、A間細(xì)線的長(zhǎng)度分別為l1、l2時(shí)，測(cè)得相應(yīng)單擺的周期為T1、T2。由此可得重力加速度g＝________(用l1、l2、T1、T2表示)。 圖6 解析　(1)單擺模型需要滿足的兩個(gè)基本條件是：擺線長(zhǎng)遠(yuǎn)大于小球的直徑和小球的密度越大越好．所以應(yīng)選A、D。 (2)由T＝，T＝2π得g＝ (3)T＝＝ s＝2.01 s g＝＝ m/s2≈9.76 m/s2， (4)b圖線為正確圖線，a圖線與b圖線相比，測(cè)量的周期相同時(shí)，擺長(zhǎng)短，說(shuō)明測(cè)量擺長(zhǎng)偏小，A錯(cuò)誤；c圖線與b圖線相比，測(cè)量擺長(zhǎng)相同時(shí)，周期偏小，可能出現(xiàn)的原因是多記了全振動(dòng)次數(shù)，所以B正確；由T＝2π得T2＝L，圖線斜率小，說(shuō)明g偏大，故C錯(cuò)誤。 (5)設(shè)A到鐵鎖重心的距離為l，有T1＝2π T2＝2π 聯(lián)立消去l解得g＝ 答案　(1)AD　(2)　(3)2.01　9.76　 (4)B　(5)