《2025年资源库高中物理人教版》

例383 [河北2024·6]如图1-15-21,一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动,轻杆一端固定在电动机的转轴上,另一端悬挂一紫外光笔,转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上,沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸,感光纸上就画出了描述光点振动的$x-t$图像。已知轻杆在竖直面内长$0.1\ m$,电动机转速为$12\ r/min$。该振动的圆频率和光点在$12.5\ s$内通过的路程分别为( )

A.$0.2\ rad/s$,$1.0\ m$
B.$0.2\ rad/s$,$1.25\ m$
C.$1.26\ rad/s$,$1.0\ m$
D.$1.26\ rad/s$,$1.25\ m$
【解析】根据题意可知,紫外光笔的光点在纸面上沿$x$轴方向做简谐运动,可求解$\omega=\frac{2\pi}{T}= 2\pi n= 0.4\pi\ rad/s\approx1.26\ rad/s$,A、B错误；$T= \frac{1}{n}= 5\ s$,由杆长$0.1\ m可知振幅A= 0.1\ m$,$\frac{t}{T}= 2.5$,则运动路程$s= 2.5×4×0.1\ m= 1.0\ m$,C正确,D错误。
【答案】C

答案： C

例385 [浙江2024年1月·10]如图1-15-23(1)所示,质量相等的小球和点光源,分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上,间距为$l$,竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为$2l$,小球和光源做小振幅运动时,在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向,小球和光源的振动图像如图1-15-23(2)所示,则(A)

A.$t= 1\ s$时,振子的速度为零,加速度为负的最大值
B.$t= 2\ s$时,振子的速度为负,加速度为正的最大值
C.$t= 3\ s$时,振子的速度为负的最大值,加速度为零
D.$t= 4\ s$时,振子的速度为正,加速度为负的最大值
【解析】$t= 1\ s$时,振子处于正向最大位移处,振子的速度为零,加速度为负的最大值,选项A正确；$t= 2\ s$时,振子处于平衡位置,振子的速度为负,加速度为零,选项B错误；$t= 3\ s$时,振子处于负向最大位移处,振子的速度为零,加速度为正的最大值,选项C错误；$t= 4\ s$时,振子处于平衡位置,振子的速度为正,加速度为零,选项D错误。
【答案】A

答案： A

例384 [北京高考]某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图1-15-22所示,下列描述正确的是(D)

A.$t_1$时刻小球向上运动
B.$t_2$时刻光源的加速度向上
C.$t_2时刻小球与影子相位差为\pi$
D.$t_3时刻影子的位移为5A$
【解析】
加速度方向始终指向平衡位置,故$t_2$时刻光源的加速度向下,B错误
$t_1$时刻图像下降,小球向下运动,A错误
$t_3$时刻,光源位于最低点,小球位于最高点,根据光的直线传播可知,屏上影子的位置也处于最高点,影子位于正方向上的最大位移处,根据几何关系有$\frac{l}{l + 2l}= \frac{A + A}{A + x_{影子}}$,解得$x_{影子}= 5A$,即$t_3时刻影子的位移为5A$,D正确
小球与光源的振动步调总是相反,由于影子是光源发出的光被小球遮挡后在屏上留下的影子,故影子与小球的振动步调总是相同,即$t_2时刻小球与影子相位差为0$,C错误
【答案】
D

答案： D