高考模拟理综物理选编机械运动解析版.docx
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高考模拟理综物理选编机械运动解析版
乐陵一中机械运动
一、单选题(本大题共5小题,共30分)
1.如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在M、N两点之间做简谐运动.振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示.下列判断正确的是( )
A.0.4s时振子的加速度为零
B.0.8 s时振子的速度最大
C.0.4 s和1.2 s时振子的加速度相同
D.0.8s和1.6 s时振子的速度相同
(2018物理备课组整理)B
(备课组长指导)解:
A、由图象乙知,t=0.4s时,振子的位移最大,根据F=-kx可知,回复力最大,则加速度最大,故A错误;
B、由图象乙知,t=0.8s时,振子经过平衡位置,所以速度最大,故B正确;
C、由图象乙知t=0.4s和t=1.2s时,振子分别位移正的最大位移处与负的最大位移处,所以加速度大小相同,方向相反,故C错误;
D、由图乙可知,0.8s时刻振子运动的方向沿负方向,而1.6 s时时刻振子运动的方向沿正方向,所以振子的速度大小相等,但方向相反,故D错误;
故选:
B
由图象可知振动的周期和振幅,振子向平衡位置运动的过程中,速度增大,加速度减小,回复力F=-kx,再结合牛顿第二定律判断加速度的方向.
该题考查了弹簧振子的振动图象,会判断振子的速度和加速度的变化,注意振动图象与波动图象的区别,难度不大,属于基础题.
2.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象.关于质点的运动情况,下列描述正确的是( )
A.t=1.5s时,质点正沿x轴正方向运动
B.t=1.5s时,质点的位移方向为x轴负方向
C.t=2s时,质点的速度为零
D.t=2s时,质点的加速度为零
(2018物理备课组整理)D
(备课组长指导)解:
A、在t=1.5s时刻,图象切线的斜率为负,说明质点是从x的最大位移处向平衡位置方向运动的,运动的方向沿x的负方向,故A错误.
B、由图可知,1.5s末质点的位移大于0,质点的位移方向为x轴正方向,故B错误.
C、由图可知,在t=2s时刻,质点的位移为0,则速度为最大,故C错误.
D、由图可知,在t=2s时刻,质点的位移为0,则恢复力等于0,根据牛顿第二定律可知加速度等于0,故D正确.
故选:
D
根据位移时间图象的斜率等于速度,分析质点的速度方向.质点通过平衡位置时速度最大,加速度最小;通过最大位移处时加速度最大.
由振动图象可以读出周期、振幅、位移、速度和加速度及其变化情况,是比较常见的读图题.
3.如图,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,以向右为正方向建立Ox轴.若振子位于N点时开始计时,则其振动图象为( )
A.B.
C.D.
(2018物理备课组整理)B
(备课组长指导)解:
由题意:
设向右为x正方向,振子运动到N点时,振子具有正方向最大位移,所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线,故B正确,ACD错误.
故选:
B
当振子运动到N点时开始计时,分析此时振子的位置,即确定出t=0时刻质点的位置,即可确定位移时间的图象.
本题在选择图象时,关键研究t=0时刻质点的位移和位移如何变化.
4.弹簧振子做机械振动,若从平衡位置O开始计时,经过0.3s时,振子第一次经过P点,又经过了0.2s,振子第二次经过P点,则该振子第三次经过P点是所需的时间为( )
A.1.6sB.1.1sC.0.8sD.0.33s
(2018物理备课组整理)D
(备课组长指导)解:
若从O点开始向右振子按下面路线振动,作出示意图如图,则振子的振动周期为
T1=4×(0.3+×0.2)s=1.6s,
则该质点再时间△t1=T-0.2s=1.4s,经第三次经过P点.
若振子从O点开始向左振动,则按下面路线振动,作出示意图如图,
设从P到O的时间为t,则×0.2+t=
解得:
t=s
则周期T=4×(+0.1)s=s
则该质点再时间△t2=T-0.2s=s≈0.33s,经第三次经过P点.故D正确,ABC错误.
故选:
D
分析质点可能的运动情况,画出运动轨迹,确定周期,即一次全振动所用的时间,再确定经过多长时间质点第三次经过P点.
本题关键画出质点的运动轨迹,分析时间与周期的关系,一定注意振动方向的不定性,据此分类分析振动方向.
5.关于弹簧振子的位置和路程,下列说法中正确的是( )
A.运动一个周期,位置一定不变,路程一定等于振幅的4倍
B.运动半个周期,位置一定不变,路程一定等于振幅的2倍
C.运动个周期,位置可能不变,路程等于振幅的3倍
D.运动一段时间位置不变时,路程一定等于振幅的4倍
(2018物理备课组整理)A
(备课组长指导)解:
A、运动一个周期内,振子完在一次全振动,回到起始位置,故位置一定不变,所有的点都经过两次,路程是振幅的4倍,故A正确;
B、当振子从一端开始运动,经过半个周期,则振子恰好到达另一端点,故位置变化,故B错误;
C、若从最大位置到平衡位置的中间某点开始运动,运动周期时由于速度不是均匀的路程并不等于振幅的3倍,故C错误;
D、只有振子振动一个周期时,路程才等于振幅4倍,若回到出发点,但速度反向,则不是一个周期,故路程不等于振幅的4倍,故D错误;
故选A.
振子在一个周期内完成一次全振动,根据振动的可能情况分析各项的正误.
对于简谐运动要注意振动的周期性及速度的变化,明确周期的含义:
只有振子回到出发点,且速度方向相同的才是一个周期.
二、多选题(本大题共4小题,共24分)
6.如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A、E摆长相等.先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( )
A.其它各摆摆动周期跟A摆相同
B.其它各摆振动振幅大小相同
C.其它各摆振动振幅大小不相同,E摆振幅最大
D.其它各摆振动周期大小不同,D摆周期最大
(2018物理备课组整理)AC
(备课组长指导)解:
A摆摆动,其余各摆也摆动起来,它们均做受迫振动,则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率,振动周期都等于A摆的振动周期,而由于A、E摆长相同,所以这两个摆的固有频率相同,则E摆出现共振现象,振幅最大;故AC正确,BD错误;
故选:
AC
5个单摆中,由A摆摆动从而带动其它4个单摆做受迫振动,则受迫振动的频率等于A摆摆动频率,当受迫振动的中固有频率等于受迫振动频率时,出现共振现象,振幅达到最大.
受迫振动的频率等于驱动力的频率;当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时,出现共振现象.
7.如图所示,物体A放置在物体B上,B与一轻弹簧相连,它们一起在光滑水平面上以O点为平衡位置做简谐运动,所能到达相对于O点的最大位移处分别为P点和Q点,运动过程中A、B之间无相对运动.已知物体A的质量为m,物体B的质量为M,弹簧的劲度系数为k,系统的振动周期为T,振幅为L,弹簧始终处于弹性限度内.下列说法中正确的是( )
A.物体B从P向O运动的过程中,A、B之间的摩擦力对A做正功
B.物体B处于PO之间某位置时开始计时,经T时间,物体B通过的路程一定为L
C.当物体B的加速度为a时开始计时,每经过T时间,物体B的加速度仍为a
D.当物体B相对平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于
(2018物理备课组整理)ACD
(备课组长指导)解:
A、物体B从P向O运动的过程中,加速度指向O,B对A的摩擦力水平向右,A、B之间的摩擦力对A做正功,故A正确;
B、物体B处于PO之间某位置时开始计时,经时间,通过的路程不一定不一定是L,只有物体从最大位移处或平衡位置开始计时,物体B通过的路程才为L,故B错误;
C、物体B和A整体做简谐运动,根据对称性,当物体B的加速度为a时开始计时,每经过T时间,物体B的加速度仍为a,故C正确;
D、对整体,A、B间摩擦力的摩擦力大小,故D正确;
故选:
ACD
A和B-起在光滑水平面上做往复运动,一起做简谐运动.根据牛顿第二定律求出AB整体的加速度,再以A为研究对象,求出A所受静摩擦力.在简谐运动过程中,B对A的静摩擦力对A做功;
本题中两物体一起做简谐运动,都满足简谐运动的特征:
F=-kx,回复力做功可根据力与位移方向间的关系判断做什么功.
8.如图所示,物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动,A、B之间无相对滑动,已知轻质弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为m和M,下列说法正确的是( )
A.物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供
B.滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供
C.物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小跟位移大小之比为k
D.物体A的回复力大小跟位移大小之比为k
E.若A、B之间的最大静摩擦因数为μ,则A、B间无相对滑动的最大振幅为
(2018物理备课组整理)ACE
(备课组长指导)解:
A、A做简谐运动时回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供,故A正确.
B、物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供,故B错误.
C、物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小满足F=-kx,则回复力大小跟位移大小之比为k.故C正确.
D、设弹簧的形变量为x,根据牛顿第二定律得到整体的加速度为:
a=
对A:
f=ma=,可见,作用在A上的静摩擦力大小f,即回复力大小与位移大小之比为:
.故D错误;
E、据题知,物体间的最大摩擦力时,其振幅最大,设为A.以整体为研究对象有:
kA=(M+m)a
以A为研究对象,有牛顿第二定律得:
μmg=ma
联立解得:
A=.故E正确.
故选:
ACE
A和B-起在光滑水平面上做简谐运动,物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供,滑块B的回复力是由弹簧的弹力和A对B的摩擦力的合力提供.回复力满足:
F=-kx.以A为研究对象,根据牛顿第二定律求出AB无相对滑动时最大加速度,再对整体,由牛顿第二定律求出最大振幅.
明确最大振幅时,物体间的摩擦力最大,灵活利用整体法和隔离法解题是关键.要知道简谐运动的基本特征是F=-kx,但k不一定是弹簧的劲度系数.
9.甲乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象,已知二人实验时所用的单摆的摆长相同,落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示,下面关于两图线的说法中正确的是( )
A.甲图表示砂摆摆动的幅度较大,乙图摆动的幅度较小
B.甲图表示砂摆摆动的周期较大,乙图摆动的周期较小
C.二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙
D.二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度关系v乙=2v甲
(2018物理备课组整理)AC
(备课组长指导)解:
A、由图可知,甲的振动幅度较大,乙的幅度较小;故A正确;
B、两摆由于摆长相同,则由单摆的性质可知,两摆的周期相同;故B错误;
C、由图可知,甲的时间为2T,乙的时间为4T;则由v=可知,二人拉木板的速度不同,甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙;故C正确,D错误;
故选:
AC.
由振幅的大小可明确砂摆的振动幅度;单摆的摆动具有等时性,甲图时间短,乙图时间长,根据v=判断速度大小关系.
本题考查单摆的性质,要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度;与振幅等无关.
三、填空题(本大题共1小题,共5分)
10.某单摆及其振动图象如图所示,取g=9.8m/s2,π2=9.8,根据图给信息可计算得摆长约为______;t=5s时间内摆球运动的路程约为______(取整数);若在悬点正下方O′处有一光滑水平细钉可挡住摆线,且=,则摆球从F点释放到第一次返回F点所需时间为______s。
(2018物理备课组整理)1m;0.30m;1.5
(备课组长指导)解:
由图可知,
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