2019-2020年高中物理 第1章 机械振动 1.3 探究摆钟的物理原理课后训练 沪科版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第1章 机械振动 1.3 探究摆钟的物理原理课后训练 沪科版选修3-41如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在图示平面内摆动，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是（）。A车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止B车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动C车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动D车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止2关于小孩子荡秋千，有下列四种说法：质量大一些的孩子荡秋千，秋千摆动的频率会更大些孩子在秋千到达最低点时有失重的感觉拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能上述说法中正确的是（）。A BC D3对于单摆的振动，以下说法中正确的是（）。A单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B单摆运动的回复力就是摆球受到的合力C摆球经过平衡位置时所受回复力为零D摆球经过平衡位置时所受合外力为零4如图所示，A、B分别为同一单摆做简谐振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5一单摆做小角度摆动，其振动图像如图，以下说法正确的是（）。At1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小Bt2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小Ct3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大Dt2、t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大6如图所示为一单摆的振动图像，则（）。At1和t3时刻摆线的拉力等大Bt1和t3时刻摆球速度相等Ct3时刻摆球速度正在减小Dt4时刻摆线的拉力正在减小7有甲、乙两个单摆，摆角均不超过5。甲的振幅为2 cm，乙的振幅为3 cm，它们的周期都是4 s，当t0时，甲的位移为2 cm，乙的相位比甲落后。请在同一坐标系中作出这两个简谐运动的位移时间图像。8一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动。（1）试写出用正弦函数表示的振动方程。（2）10 s内通过的路程是多少？参考答案1答案：AB解析：车厢做匀速直线运动或静止时，都是处于平衡状态，N可以是静止，也可以是在摆动中；M只能在摆动中，因为M所受的外力不为零。车厢做匀加速直线运动时，M可能相对车厢静止，也可能是在摆动中某一瞬时所在位置，N只可能是在摆动中经过最低点的瞬间，因为此时N在水平方向所受合力为零，不可能与车厢相对静止。2答案：B解析：秋千的摆动频率跟摆长有关，跟质量无关，且对等高的孩子，质量大的孩子等效摆长较长，频率应小一些，错；在最低点孩子具有向上的加速度，应有超重的感觉，错；在最低点绳所受的拉力最大，容易断开，正确；欲使秋千荡高一些，必须在两侧最高处提高重心，增加重力势能，正确。所以B正确。3答案：C解析：该题考查单摆做简谐运动时的回复力。单摆振动过程中受到重力和绳子拉力的作用，把重力沿切向和径向分解，其切向分力提供回复力，绳子拉力与重力的径向分力的合力提供向心力，向心力大小为mv2/l，可见最大偏角处向心力为零，平衡位置处向心力最大，而回复力在最大偏角处最大，平衡位置处为零。故选C。4答案：BC解析：摆球在摆动过程中总机械能守恒，只是动能和重力势能之间的转化，故D错。位置A是摆动的最高点，动能为零，势能最大，B对。在B处，总机械能为动能与势能之和，在A处势能为总机械能，故C对。摆球在平衡位置时势能为零，动能最大，故A错。5答案：D解析：本题考查单摆的振动图像和单摆的受力，注意单摆摆动过程中始终不是处于平衡状态。由图知t1、t3时刻摆球位于最大位移处，速度为零，悬线的拉力Fmgcos ，t2、t4时刻摆球位于平衡位置，速度最大，悬线的拉力，因此可知D正确。6答案：AD解析：由振动图像可知t1、t3时刻摆球在同一位置，速度大小相等，方向不同，但向心力等大，A对B错；t3时刻摆球正在向平衡位置运动，速度正在增大，C错；t4时刻正在向最大位移处运动，速度减小，拉力减小，D正确。7答案：见解析解析：因为两单摆均做简谐运动，则应满足方程：xAsin（t），所以x甲2sin（t甲）2sin（t甲）（cm），x乙3sin（t乙）（cm），将t0，x甲2 cm代入得：甲，又因为乙的相位比甲落后，所以甲乙，故乙，两方程为：x甲2sin（t）（cm）和x乙3sin（t）（cm），则图像如图所示。8答案：（1）x0.08sin（t）（m）（2）160 cm解析：（1）简谐运动振动方程的一般表示式为xAsin（t）。根据题目条件，有：A0.08 m，2f rad/s。所以x0.08sin（t） m。将t0，x0.04 m，代入得0.04 m0.08sin （m），解得初相位或，因为t0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取。故所求的振动方程为x0.08sin（t）（m）。（2）周期，所以t5T，因为1T内的路程是4A，则通过的路程s54A208 cm160 cm。