陕西省渭南市澄城县寺前中学2017届高三上学期统练物理试卷（12月份）

陕西省渭南市澄城县寺前中学2017届高三上学期统练物理试卷（12月份）

‎2016-2017学年陕西省渭南市澄城县寺前中学高三（上）统练物理试卷（12月份）‎ ‎　‎ 一、选择题 ‎1．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，他们组成一个振动系统，用手把钢球向上拖起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是（　　）‎ A．钢球的最低点为平衡位置 B．钢球原来静止的位置为平衡位置 C．钢球振动到距原静止位置下方3cm处时的位移为3cm D．钢球振动到距原静止位置上方2cm处时的位移为2cm ‎2．一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻（　　）‎ A．速度为正、加速度为正 B．速度为负、加速度为负 C．速度为负、加速度为正 D．速度为正、加速度为负 ‎3．简谐运动是下列哪一种运动（　　）‎ A．匀变速运动 B．匀速直线运动 C．非匀变速运动 D．匀加速直线运动 ‎4．如图所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过相距10cm的A、B两点，历时0.5s，过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则质点振动的周期是（　　）‎ A．0.5s B．1.0s C．2.0s D．4.0s ‎　‎ 二、解答题（共6小题，满分0分）‎ ‎5．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，他们组成一个振动系统，用手把钢球向上拖起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，若弹簧的劲度系数为k，钢球的质量为m，则钢球振动到弹簧为自然长度时的位移是多少？钢球从最高处向平衡位置运动时的位移大小，速度大小怎样变化？‎ ‎6．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：‎ ‎（1）质点在第2s末的位移是多少？‎ ‎（2）质点振动过程中的最大位移为多少？‎ ‎（3）在前4s内，质点经过的路程为多少？‎ ‎7．弹簧振子从距平衡位置5cm处由静止释放，4s内完成5次全振动，‎ ‎（1）这个弹簧振子的振幅为　　cm振动周期为　　s频率为　　Hz ‎（2）4秒末振子的位移大小为多少？4秒内振子运动的路程为多少？‎ ‎（3）若其他条件不变，只是使振子改变为在距平衡位置2.5cm处由静止释放，该振子的周期为多少？‎ ‎8．某做简谐运动的物体，其位移与时间的变化关系为x=10sin5πtcm由此可知：‎ ‎（1）物体的振幅为多少？‎ ‎（2）物体振动的频率为多少？‎ ‎（3）在时间t=0.1s时，物体的位移是多少？‎ ‎9．一物体沿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．‎ ‎（1）试写出用正弦函数表示的振动方程；‎ ‎（2）10s内通过的路程是多少？‎ ‎10．两个简谐运动x1=4asin（4πbt+π）和x2=2asin（4πbt+π），求他们的振幅之比、各自的频率以及他们的相位差各是多少？‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年陕西省渭南市澄城县寺前中学高三（上）统练物理试卷（12月份）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题 ‎1．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，他们组成一个振动系统，用手把钢球向上拖起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是（　　）‎ A．钢球的最低点为平衡位置 B．钢球原来静止的位置为平衡位置 C．钢球振动到距原静止位置下方3cm处时的位移为3cm D．钢球振动到距原静止位置上方2cm处时的位移为2cm ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率．‎ ‎【分析】钢球的平衡位置的确定即静止时所处的位置，振动的位移为相对平衡位置的位移；‎ ‎【解答】解：A、钢球在竖直方向做简谐运动，平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置，即钢球原来静止的位置为平衡位置，故A错误，B正确；‎ C、振子的位移为相对平衡位置的位移，且以竖直向下为正方向，钢球振动到距原静止位置下方3cm时的位移为3cm；钢球振动到原静止位置上方2cm处时的位移为﹣2cm，故C正确，D错误；‎ 故选：BC ‎　‎ ‎2．一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻（　　）‎ A．速度为正、加速度为正 B．速度为负、加速度为负 C．速度为负、加速度为正 D．速度为正、加速度为负 ‎【考点】简谐运动的振动图象．‎ ‎【分析】简谐运动中，加速度满足a=﹣，x﹣t图象中图线切线方向表示速度的方向．‎ ‎【解答】解：在t=3.5s时刻图线切线的斜率为正，说明速度为正．此时位移为正，则由a=﹣，知加速度为负．故A、B、C错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎3．简谐运动是下列哪一种运动（　　）‎ A．匀变速运动 B．匀速直线运动 C．非匀变速运动 D．匀加速直线运动 ‎【考点】简谐运动．‎ ‎【分析】根据简谐运动的加速度与位移的关系，分析加速度是否变化，来判断简谐运动的性质，若加速度不变，是匀变速直线运动；若加速度变化，则是变加速运动．‎ ‎【解答】解：根据简谐运动的特征：a=﹣，可知物体的加速度大小和方向随位移的变化而变化，位移作周期性变化，加速度也作周期性变化，所以简谐运动是变加速运动，即非匀变速运动．‎ 故选：C ‎　‎ ‎4．如图所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过相距10cm的A、B两点，历时0.5s，过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则质点振动的周期是（　　）‎ A．0.5s B．1.0s C．2.0s D．4.0s ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率．‎ ‎【分析】简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B两点，则可判定这两点关于平衡位置对称，则平衡位置到B点的时间为0.5秒的一半；由当再次经过B点的时间，即可求出从B点到最大位置的时间为0.5秒的一半，因此质点的振动同期为平衡位置到最大位置时间的4倍．‎ ‎【解答】解：简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B两点，则可判定这两点关于平衡位置O点对称，所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等．‎ 那么平衡位置O到B点的时间t1=，‎ 因过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则有从B点到最大位置的时间t2=．‎ 因此，质点振动的周期是T=4×（t1+t2）=2s 故选：C ‎　‎ 二、解答题（共6小题，满分0分）‎ ‎5．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，他们组成一个振动系统，用手把钢球向上拖起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，若弹簧的劲度系数为k，钢球的质量为m，则钢球振动到弹簧为自然长度时的位移是多少？钢球从最高处向平衡位置运动时的位移大小，速度大小怎样变化？‎ ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率．‎ ‎【分析】振子振动过程中，受到重力和弹簧的拉力，二者的合力提供回复力；钢球的平衡位置的确定即静止时所处的位置，振动的位移为相对平衡位置的位移．‎ ‎【解答】解：钢球在竖直方向做简谐运动，平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置，即钢球原来静止的位置为平衡位置；此时弹簧的伸长量：‎ 振子的位移为相对平衡位置的位移，钢球的平衡位置到原长之间的距离为，所以钢球振动到弹簧为自然长度时的位移是；‎ 钢球从最高处向平衡位置运动时的位移大小减小，速度增大．‎ 答：钢球振动到弹簧为自然长度时的位移是；钢球从最高处向平衡位置运动时的位移大小减小，速度增大．‎ ‎　‎ ‎6．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：‎ ‎（1）质点在第2s末的位移是多少？‎ ‎（2）质点振动过程中的最大位移为多少？‎ ‎（3）在前4s内，质点经过的路程为多少？‎ ‎【考点】简谐运动的振动图象；简谐运动的振幅、周期和频率．‎ ‎【分析】（1）由图直接读出质点的位移．‎ ‎（2）质点振动过程中的最大位移即为x的最大值，由图读出．‎ ‎（3）读出周期，根据时间与周期的关系求质点的路程．‎ ‎【解答】解：（1）质点在第2s末的位移是0．‎ ‎（2）质点振动过程中的最大位移为10cm．‎ ‎（3）由图知：质点的振幅 A=10cm，周期为 T=4s 所以在前4s内，质点经过的路程为 S=4A=40cm 答：‎ ‎（1）质点在第2s末的位移是0．‎ ‎（2）质点振动过程中的最大位移为10cm．‎ ‎（3）在前4s内，质点经过的路程为40cm．‎ ‎　‎ ‎7．弹簧振子从距平衡位置5cm处由静止释放，4s内完成5次全振动，‎ ‎（1）这个弹簧振子的振幅为　5　cm振动周期为　0.8　s频率为　1.25　Hz ‎（2）4秒末振子的位移大小为多少？4秒内振子运动的路程为多少？‎ ‎（3）若其他条件不变，只是使振子改变为在距平衡位置2.5cm处由静止释放，该振子的周期为多少？‎ ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率；位移与路程．‎ ‎【分析】据振幅的定义即可求解振幅；简谐运动中，振子完成一次全振动的时间叫做周期；单位时间内完成全振动的次数叫做频率；每个周期，振子的路程等于4倍的振幅．‎ ‎【解答】解：（1）弹簧振子从距平衡位置5cm处由静止释放，则振幅为：A=5cm；‎ 全振动5次所用的时间为4s，则周期为：T=s=0.8s；‎ 频率为周期倒数：f===1.25Hz；‎ ‎（2）4s=5T，所以振子回到初位置，位移为5cm；‎ 一次全振动的路程为：4×5=20cm，故4s内全振动5次的路程为：s=5×20=100cm．‎ ‎（3）据弹簧振子的周期与振幅无关，所以当改变振幅时，振子的振动周期不变，即为0.8s．‎ 答：（1）这个弹簧振子的振幅为5cm，振动周期0.8s，频率为1.25Hz ‎（2）4秒末振子的位移大小为5cm，4秒内振子运动的路程为100cm ‎（3）若其他条件不变，只是使振子改变为在距平衡位置2.5cm处由静止释放，振子的周期为0.8s ‎　‎ ‎8．某做简谐运动的物体，其位移与时间的变化关系为x=10sin5πtcm由此可知：‎ ‎（1）物体的振幅为多少？‎ ‎（2）物体振动的频率为多少？‎ ‎（3）在时间t=0.1s时，物体的位移是多少？‎ ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率；匀变速直线运动的位移与时间的关系．‎ ‎【分析】简谐运动的表达式为x=Asin（ωt+φ），A为振幅，ω为圆频率．根据f= 可求出频率；将时间t=0.1s代入即可求出位移．‎ ‎【解答】解：（1）根据简谐运动的表达式为x=Asin（ωt+φ），知振幅为10cm；‎ ‎（2）根据简谐运动的表达式为：x=Asin（ωt+φ），可知圆频率ω=5π rad/s，频率为：f=Hz；‎ ‎（3）在时间t=0.1s时，物体的位移是：x=10sin（5π×0.1）cm=10cm 答：（1）物体的振幅为10cm；‎ ‎（2）物体振动的频率为2.5Hz；‎ ‎（3）在时间t=0.1s时，物体的位移是10cm．‎ ‎　‎ ‎9．一物体沿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．‎ ‎（1）试写出用正弦函数表示的振动方程；‎ ‎（2）10s内通过的路程是多少？‎ ‎【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．‎ ‎【分析】（1）简谐运动振动方程的一般表达式x=Asin（ωt+φ0），由ω=2πf求出ω．将在t=0时，位移是4cm代入即可求解振动方程．‎ ‎（2）一个周期，质点通过的路程为4个振幅，从而计算10s内通过的路程．‎ ‎【解答】解：（1）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=8cm=0.08m，‎ 周期T==2s，‎ ω=2πf=2π×0.5=πrad/s，‎ 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=或φ0=‎ 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=‎ 所求的振动方程为：x=0.08sin（πt+）m，‎ ‎（2）周期T==2s，‎ ‎10s是5个周期，‎ 所以通过的路程为：5×4A=0.16m，‎ 答：（1）用正弦函数表示的振动方程x=0.08sin（πt+）m；‎ ‎（2）10s内通过的路程是0.16m．‎ ‎　‎ ‎10．两个简谐运动x1=4asin（4πbt+π）和x2=2asin（4πbt+π），求他们的振幅之比、各自的频率以及他们的相位差各是多少？‎ ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率．‎ ‎【分析】根据两个简谐运动的振动方程读出位移大小的最大值，即为振幅，读出角速度．读出相位，求出其差，分析步调关系．‎ ‎【解答】解：由题，第一简谐运动的振幅为A1=4a，第二简谐运动的振幅也为A2=2a，所以它们的振幅之比：．‎ 第一简谐运动的角速度为ω1=4πb rad/s，第二简谐运动的角速度为ω2=4πb rad/s，角速度相同，所以频率相等，即为：．‎ 第一简谐运动的相位为：φ1=4π+，第二简谐运动的相位为：φ2=4π+，相差为：△φ=φ2﹣φ1=π 答：它们的振幅之比是2：1，频率之比1：1，相位差是π．‎ ‎　‎ ‎2017年2月17日