1、1第十一单元 机械振动注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将准 考 证 号 条 形 码 粘 贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目的 答 案 标 号 涂 黑 ， 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内
2、 。 写在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、多选题1如图所示是一做简谐运动的物体的振动图像，下列说法正确的是( )A振动周期是 2102 sB第 2 个 102 s 内物体的位移是10cmC物体的振动频率为 25 HzD物体的振幅是 10cmE物体位移随时间变化的关系式为 x10sin 4 t cm2如图所示，图甲为以 O 点为平衡位置，在 A、 B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是( )A在 t0.2
3、 s 时，弹簧振子可能运动到 B 位置B在 t0.1 s 与 t0.3 s 两个时刻，弹簧振子的速度大小相同C从 t0 到 t0.2 s 的时间内，弹簧振子的动能持续地增加D在 t0.2 s 与 t0.6 s 两个时刻，弹簧振子的加速度相同E在 t0.1 s 与 t0.5 s 两个时刻，弹簧振子的动能相同3关于振子的振动过程，以下说法正确的是( )A振子在平衡位置，动能最大，势能最小B振子在最大位移处，势能最大，动能最小C振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D在任意时刻，动能与势能之和保持不变E振子在平衡位置，弹性势能一定最小4如图所示为一单摆的振动图像，则( ) A t1
4、和 t3时刻摆线的拉力等大B t1和 t3时刻摆球速度相等C t3时刻摆球速度正在减小D t4时刻摆线的拉力正在减小E t5时刻摆球加速度正在减小5一单摆的振动图像如图所示，下列说法中正确的是( )A t0.5 s 时，摆球处于平衡状态B t1.0 s 时，摆球处于平衡状态C t2.0 s 时，摆球处于平衡位置D摆球摆动过程中，在任何位置都不是平衡状态E t1.0 s 时，摆线所受拉力最大6下列说法中正确的是( )2A某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率D某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动E当驱动力
5、的频率和物体固有频率相差越大时，物体振幅越大二、解答题7有一弹簧振子在水平方向上的 BC 之间做简谐运动，已知 BC 间的距离为20 cm，振子在 2 s 内完成了 10 次全振动若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t0)，经过 周期振子到达正向最大位移处14(1)求振子的振幅和周期；(2)在图中作出该振子的位移时间图象；(3)写出振子的振动表达式8如图所示为一弹簧振子的振动图像，求：从计时开始经多长时间第一次达到弹性势能最大？ 在 2 3 s 这 段 时 间 内 弹 簧 振 子 的 加 速 度 、 速 度 、 动 能 和 弹 性 势 能 各 怎 样 变 化 ？9两根质量均可不计的弹簧，劲度
6、系数分别为 k1、 k2，它们与一个质量为 m的小球组成弹簧振子，静止时，两弹簧均处于原长，如图所示试证明弹簧振子做的运动是简谐运动10某物体做简谐运动，其位移与时间的变化关系式为 x10sin5 t cm，由此可知：3物体的振幅为多少？物体振动的频率为多少？在 t0.1 s 时，物体的位移是多少？11一质点做简谐运动，其位移和时间关系如图所示在 t1.510 2 s 到 t210 2 s 的时间内，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化？从 t0 到 t8.510 2 s 的时间内，质点的路程、位移各为多大？12如图所示为一弹簧振子的振动图像，试完成以下问题：写出该振子简谐运动的表达式
7、该振子在第 100 s 时的位移是多少？前 100 s 内的路程是多少？12018-2019 学 年 高 二 下 学 期 第 十 一 单 元 训 练 卷物 理 （ 一 ） 答 案1BCD【解析】（1）由图像可知，物体做简谐运动的振幅为 10cm，周期为s，A 错误；D 正确；410-2（2）在第二个 102 s 内，物体运动方向与正方向相反，从最大位移处回到平衡位置，位移为-10cm，B 正确；（ 3） 由 周 期 和 频 率 的 关 系 可 知 ， 物 体 振 动 的 频 率 ， C 正 确 ；f =14 10 - 2Hz = 25 Hz（4）该简谐运动的表达式为 cm，E 错误。x=10s
8、in2Tt=10sin50t故本题正确答案选 BCD。2ABE【解析】（1）弹簧振子以 O 点为平衡位置，在 A、 B 两点间做简谐运动，若规定 OB 方向为正方向，则由乙图可知，t=0.2s 振子恰好出现在正的最大位移处，即出现在 B 点。A 正确；（2）根据图像可知，在 t0.1 s 与 t0.3 s 两个时刻，振子恰好出现在同一位置，速度大小必然相等，B 正确；（3）从 t0 到 t0.2 s 的时间内，振子正远离平衡位置，速度越来越小，动能逐渐较小，C 错误；（4）在 t0.2 s 与 t0.6 s 两个时刻，两个位置关于平衡位置左右对称，加速度大小相等，方向相反，D 错误；（5）在
9、t0.1 s 与 t0.5 s 两个时刻，振子所处的两个位置关于平衡位置对称，动能必然相同，E 正确。故本题选 ABE。3ABD【解析】振子在平衡位置两侧往复振动，到平衡位置处速度达到最大，动能最大，势能最小，所以 A 正确；在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，势能最大，所以 B 正确；在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D 正确；振幅的大小与振子的位置无关，所以选项 C 错误；振子在平衡位置时，弹簧不一定处于原长，弹性势能不一定最小，如竖直放置的弹簧振子，故 E 选项错误；故选 ABD.4ADE【解析】（1）由图像可知， t1和 t3时刻，摆球所处位置重合，绳子拉
10、力等大，A 正确；（2）由图像可知， t1和 t3两个时刻，摆球恰好经过同一位置，速度大小相等，方向相反，B 错误；（3）在 t3时刻，摆球正向着平衡位置运动，速度正在增大，C 错误；（4）在 t4时刻，摆球正在远离平衡位置，速度正在减小，绳子拉力正在减小，D 正确；（5）在 t5时刻，摆球正在靠近平衡位置，回复力正在减小，加速度正在减小，E 正确。故本题正确答案选 ADE。5CDE【解析】（1）由图像可知， t0.5 s 时，摆球出现在最大位移处，回复力最大，加速度不为零，A 错误；（2） t1.0 s 时，摆球处于平衡位置，水平方向不受外力，但由于摆球处于竖直平面圆周轨道的最低点，绳子拉力
11、和重力的合力提供向心力，故合力不为零，B 错误；（3） t2.0 s 时，摆球恰好经过平衡位置，C 正确；（4）摆球摆动过程中，受到的外力的合力始终不能为零，故在任何位置都不是平衡状态，D 正确；2（5） t1.0 s 时，摆球恰好出现在圆周轨道的最低点，速度最大，摆线所受拉力最大，E 正确。故本题正确答案为 CDE。6ABC【解析】（ 1） 物 体 做 自 由 振 动 时 ， 振 动 频 率 为 固 有 频 率 与 振 幅 无 关 ， A 正 确 ；（2）物体做受迫振动时，振动频率始终等于外界驱动力的频率，与固有频率无关，B 正确；（3）物体发生共振时，系统的振动频率和固有频率相等，C 正确
12、；（4）物体共振时，同样受到阻力作用，故 D 错误；（ 5） 当 驱 动 力 的 频 率 和 物 体 的 固 有 频 率 相 差 越 大 时 ， 物 体 的 振 幅 越 小 ，E 错 误 。故本题正确答案选 ABC。7（1）A=“10cm“ （1 分） T=“0.2s “ （2 分）（2）如下图所示。（3）x=“10“ sin(10t-) cm （3 分）8（1）从计时开始，经过 1s，弹性势能最大（2）加速度变大，速度减小，动能减小【解析】 (1)由题图知，在计时开始的时刻振子恰好以沿 x 轴正方向的速度通过平衡位置，此时弹簧振子有最大动能，随着时间的延长，速度不断减小，而位移逐渐增大，经
13、T，即 1 s，其位移达到最大，此时弹性势能最大；14(2)由题图知， t2 s 时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零；随着时间的延长，位移不断增大，加速度也变大，速度不断减小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大；当 t3 s 时，加速度达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值。9证明过程见解析【解析】以平衡位置为坐标原点建立坐标轴，设左右两边弹簧的弹力分别为F1、 F2，振子在平衡位置时 F 合 F1 F20，当振子离开平衡位置时，因两弹簧发生形变而使振子受到指向平衡位置的力。设离开平衡位置的正位移为 x，则振子所受的合力为 F( k1x k2x)( k1 k2)x kx，所以，
14、弹簧振子的运动为简谐运动。10(1)10cm(2)2.5Hz(3)10cm【解析】、由简谐运动的表达式可知，振幅 A=10cm，故频率 =2T=2f =5 f=2.5Hz该简谐运动的周期 ，所以在 t=0.1s= ，故 t0.1 s，物体刚好T=0.4s14T到达正的最大位移处，位移为 10cm。11(1)变大，变大，变小，变小，变大；（2）34cm,2cm【解析】（1）有位移时间关系图像可知， t1.510 2 s 到 t210 2 s 的时间内，质点从平衡位置向负向最大位移处运动，故质点的位移逐渐变大，回复力逐渐变大，速度逐渐变小，动能逐渐变小，势能逐渐逐渐增大（2）该简谐运动的周期为 ，振幅为 ，故T=2.010-2s A=2cm，故质点的路程为 ，位移为T=8.510-2s=414T s=44A+A=34cm2cm。12(1) (2)位移为 0，路程为 5m5sin 2t(cm)【解析】（1）由振动图像可知，该弹簧振子做简谐运动的振幅为 A=5cm，周期 T=4s， ，初相位为零，故该振子做简谐运动的表达式 =2T= 2；x=5sin 2t(cm)（2） ，故在第 100s 时的位移为零，在前 100s 内的路程为t=100s=25T。s=254A=500cm=5m
