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5.7 三角函数的应用
一、选择题
1.电流I(A)随时间t(s)变化的关系是I=3sin 100πt,t∈[0,+∞),则电流I变化的周期是( )
A. B.50
C. D.100
解析:T==.
答案:A
2.如图,某港口一天6时到18时的水深变化曲线近似满足函数y=3sin+k.据此函数可知,这段时间水深(单位:m)的最大值为( )
A.5 B.6
C.8 D.10
解析:由图可知-3+k=2,则k=5,∴y=3sin+5,∴ymax=3+5=8.
答案:C
3.某市某房地产中介对某楼群在今年的房价作了统计与预测,发现每个季度的平均单价y(每平方米的价格,单位:元)与第x季度之间近似满足y=500sin(ωx+φ)+9 500(ω>0),已知第1季度和第2季度的平均单价如下表所示.
x
1
2
y
10 000
9 500
则此楼群在第3季度的平均单价大约是( )
A.10 000元 B.9 500元
C.9 000元 D.8 500元
解析:因为y=500sin(ωx+φ)+9 500(ω>0),所以当x=1时,500sin(ω+φ)+9 500=10 000;当x=2时,500sin(2ω+φ)+9 500=9 500,即
所以易得3ω+φ=-+2kπ,k∈Z.
又当x=3时,y=500sin(3ω+φ)+9 500,所以y=9 000.
答案:C
4.如图,单摆离开平衡位置O的位移s(单位:cm)和时间t(单位:s)的函数关系为s=6sin,则单摆在摆动时,从最右边到最左边的时间为( )
A.2 s B.1 s
C. s D. s
解析:由题意,知周期T==1(s),从最右边到最左边的时间是半个周期,为 s.
答案:C
二、填空题
5.设某人的血压满足函数式p(t)=115+25sin(160πt),其中p(t)为血压(mmHg),t为时间(min),则此人每分钟心跳的次数是________.
解析:T==(分),f==80(次/分).
答案:80
6.有一小球从某点开始来回摆动,离开平衡位置的距离s(单位:cm)关于时间t(单位:s)的函数解析式是s=Asin(ωt+φ),0<φ<,函数图象如图所示,则φ=________.
解析:根据图象,知,两点的距离刚好是个周期,所以T=-=.
所以T=1,则ω==2π.
因为当t=时,函数取得最大值,
所以2π×+φ=+2kπ,k∈Z,又0<φ<,所以φ=.
答案:
7.据市场调查,某种商品每件的售价按月呈f(x)=Asin(ωx+φ)+B的模型波动(x为月份),已知3月份达到最高价8千元,7月份价格最低,为4千元,则f(x)=________.
解析:由题意得解得A=2,B=6,周期T=2×(7-3)=8,所以ω==.
所以f(x)=2sin+6.
又当x=3时,y=8,
所以8=2sin+6,
所以sin=1,结合|φ|<可得φ=-,
所以f(x)=2sin+6.
答案:f(x)=2sin+6
三、解答题
8.弹簧振子以O为平衡位置,在B,C两点间做简谐运动,B,C相距20 cm,某时刻振子处在B点,经0.5 s振子首次到达C点,求:
(1)振动的振幅、周期和频率;
(2)弹簧振子在5 s内通过的路程及位移.
解析:(1)设振幅为A,则2A=20 cm,
所以A=10 cm.
设周期为T,则=0.5 s,所以T=1 s,所以f=1 Hz.
(2)振子在1 s内通过的距离为4A,故在5 s内通过的路程s=5×4A=20A=20×10=200(cm).
5 s末物体处在B点,所以它的位移为0 cm.
9.交流电的电压E(单位:V)与时间t(单位:s)的关系可用E=220sin (100πt+)来表示,求:
(1)开始时电压;
(2)电压值重复出现一次的时间间隔;
(3)电压的最大值和第一次获得最大值的时间.
解析:(1)当t=0时,E=110(V),
即开始时的电压为110V.
(2)T==(s),即时间间隔为0.02 s.
(3)电压的最大值为220V,
当100πt+=,即t= s时第一次取得最大值.
[尖子生题库]
10.心脏跳动时,血压在增加或减少,血压的最大值、最小值分别称为收缩压、舒张压,血压计上的读数就是收缩压、舒张压,读数120/80 mmHg为标准值,设某人的血压满足方程式P(t)=115+25sin(160πt),其中P(t)为血压(mmHg),t为时间(min),试回答下列问题:
(1)求函数P(t)的周期;
(2)求此人每分钟心跳的次数;
(3)画出函数P(t)的草图;
(4)求出此人的血压在血压计上的读数,并与标准值进行比较.
解析:(1)由于ω=160π代入周期公式T=,可得T==(min),
所以函数P(t)的周期为min.
(2)函数P(t)的频率f==80(次/分),即此人每分钟心跳的次数为80.
(3)列表:
t/min
0
P(t)/mmHg
115
140
115
90
115
描点、连线并左右扩展得到函数P(t)的简图如图所示.
(4)此人的收缩压为115+25=140(mmHg),舒张压为115-25=90(mmHg),与标准值120/80 mmHg相比较,此人血压偏高.
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