高考物理大一輪復(fù)習 課后限時集訓39 機械振動-人教版高三全冊物理試題

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1、課后限時集訓39 機械振動 建議用時：45分鐘 1．(多選)關(guān)于受迫振動和共振，下列說法正確的是(　　) A．火車過橋時限制速度是為了防止火車發(fā)生共振 B．若驅(qū)動力的頻率為5 Hz，則受迫振動穩(wěn)定后的振動頻率一定為5 Hz C．當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大 D．一個受迫振動系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時，同一振幅對應(yīng)的驅(qū)動力頻率一定有兩個 E．受迫振動系統(tǒng)的機械能守恒 BCD　[火車過橋時限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，選項A錯誤；對于一個受迫振動系統(tǒng)，若驅(qū)動力的頻率為5 Hz，則振動系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動頻率也一定為5 Hz，選項B正確；由共振的定義可知，選項C正

2、確；根據(jù)共振現(xiàn)象可知，選項D正確；受迫振動系統(tǒng)，驅(qū)動力做功，系統(tǒng)的機械能不守恒，選項E錯誤。] 2．(多選)(2019·河南九師聯(lián)盟聯(lián)考)關(guān)于單擺，下列說法正確的是(　　) A．將單擺由沈陽移至廣州，單擺周期變大 B．單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的 C．將單擺的擺角從4°改為2°，單擺的周期變小 D．當單擺的擺球運動到平衡位置時，擺球的速度最大 E．當單擺的擺球運動到平衡位置時，受到的合力為零 ABD　[將單擺由沈陽移至廣州，因重力加速度減小，根據(jù)T＝2π可知，單擺周期變大，A正確；單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的，B正確；單擺的周期與擺角無關(guān)，將單擺的擺角從4°改為2°，

3、單擺的周期不變，C錯誤；當單擺的擺球運動到平衡位置時，重力勢能最小，擺球的速度最大，D正確；當單擺的擺球運動到平衡位置時擺球速度最大，有向心加速度，則受到的合力不為零，E錯誤。] 3．(多選)關(guān)于簡諧運動的周期，以下說法正確的是(　　) A．間隔一個周期的整數(shù)倍的兩個時刻，物體的振動情況相同 B．間隔半個周期的奇數(shù)倍的兩個時刻，物體的速度和加速度可能同時相同 C．半個周期內(nèi)物體的動能變化一定為零 D．一個周期內(nèi)物體的勢能變化一定為零 E．經(jīng)過一個周期質(zhì)點通過的路程變?yōu)榱? ACD　[根據(jù)周期的定義可知，物體完成一次全振動，所有的物理量都恢復(fù)到初始狀態(tài)，故A選項正確；當間隔半周期的奇

4、數(shù)倍時，所有的矢量都變得大小相等，方向相反，且物體的速度和加速度不同時為零，故B選項錯誤，C、D選項正確；經(jīng)過一個周期，質(zhì)點通過的路程為4A，故E錯誤。] 4．(多選)(2019·湖北荊州中學月考)質(zhì)點沿y軸做簡諧運動的振動圖象如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該質(zhì)點的振動周期為0.4 s B．t＝0.04 s時，該質(zhì)點沿y軸負方向運動 C．在一個周期內(nèi)，該質(zhì)點的位移為0.4 m D．t＝0.2 s時，該質(zhì)點受到的回復(fù)力等于0 E．在0.3～0.5 s內(nèi)，該質(zhì)點的速度先增大后減小 ADE　[由振動圖象可知，該質(zhì)點的振動周期為0.4 s，故A正確；由圖象可知，在0～0.1

5、 s時間內(nèi)，該質(zhì)點沿y軸正方向運動，故B錯誤；質(zhì)點振動一個周期后回到初始位置，則質(zhì)點的位移為0，故C錯誤；在t＝0.2 s時，由圖象可知，此時該質(zhì)點在平衡位置，此時受到的回復(fù)力等于0，故D正確；在0.3～0.5 s內(nèi)，該質(zhì)點由最低點到平衡位置再到最高點，其速度先增大后減小，故E正確。] 5．(多選)做簡諧運動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x＝2sin cm，則下列說法正確的是(　　) A．它的振幅為4 cm B．它的周期為0.04 s C．它的初相位是 D．它在周期內(nèi)通過的路程可能是2 cm E．該物體是從平衡位置開始振動的 BCD　[對照簡諧運動的一般表達式x＝Asin知A＝

6、2 cm，T＝0.04 s，φ＝，故A錯誤，B、C正確；由表達式可以看出振動物體從t＋φ＝到t＋φ＝時在周期內(nèi)通過路程為A＝2 cm，故D正確；由表達式可以看出振動物體的初相位φ＝，故選項E錯誤。] 6．(多選)做簡諧振動的單擺擺長不變，若擺球質(zhì)量減小為原來的，擺球經(jīng)過平衡位置時速度增大為原來的2倍，則單擺振動的(　　) A．周期不變 B．頻率不變 C．振幅不變 D．振幅改變 E．最大動能改變 ABD　[由單擺的周期公式T＝2π，單擺擺長不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運動過程中的能量大小的物理量，據(jù)動能公式可知，擺球經(jīng)過平衡位置時的動能不變，但質(zhì)量減小，所以擺動幅度

7、增加，因此振幅改變，故A、B、D正確，C、E錯誤。] 7．(多選)(2019·濟寧模擬)如圖甲所示的彈簧振子(以O(shè)點為平衡位置在B、C間振動)，取水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．t＝0時，振子處在B位置 B．振子運動的周期為4 s C．t＝4 s時振子對平衡位置的位移為10 cm D．t＝2.5 s時振子對平衡位置的位移為5 cm E．如果振子的質(zhì)量為0.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，則振子的最大加速度大小為400 m/s2 ABE　[由圖乙可知，振

8、子做簡諧振動的振幅為10 cm，其周期T＝4 s，t＝0和t＝4 s時，振子在負的最大位置，即圖甲中的B位置。由于振子做變速運動，故t＝2.5 s時，振子的位移應(yīng)大于5 cm，故選項A、B正確，C、D錯誤；由a＝－可知，振子的最大加速度為400 m/s2，選項E正確。] 8.(多選)如圖所示，房頂上固定一根長2.5 m的細線沿豎直墻壁垂到窗沿下，細線下端系了一個小球(可視為質(zhì)點)。打開窗子，讓小球在垂直于窗子的豎直平面內(nèi)小幅度擺動，窗上沿到房頂?shù)母叨葹?.6 m，不計空氣阻力，g取10 m/s2，則小球從最左端運動到最右端的時間可能為(　　) A．0.2π s B．0.4π s C

9、．0.6π s D．1.2π s E．2.0π s BDE　[小球的擺動可視為單擺運動，擺長為線長時對應(yīng)的周期：T1＝2π＝π s，擺長為線長減去墻體長時對應(yīng)的周期T2＝2π＝0.6π s，故小球從最左端到最右端所用的最短時間為t＝＝0.4π s，B、D、E正確。] 9．(多選)簡諧運動的振動圖線可用下述方法畫出：如圖甲所示，在彈簧振子的小球上安裝一支繪圖筆P，讓一條紙帶在與小球振動方向垂直的方向上勻速運動，筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動圖象。取振子水平向右的方向為振子離開平衡位置位移的正方向，紙帶運動的距離代表時間，得到的振動圖線如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) 甲　

10、　　　　　　　　乙 A．彈簧振子的周期為4 s B．彈簧振子的振幅為10 cm C．t＝17 s時振子相對平衡位置的位移是10 cm D．若紙帶運動的速度為2 cm/s，振動圖線上1、3兩點間的距離是4 cm E．2.5 s時振子正在向x軸正方向運動 ABD　[周期是振子完成一次全振動的時間，由題圖知，彈簧振子的周期為T＝4 s，故A正確；振幅是振子離開平衡位置的最大距離，由題圖知，彈簧振子的振幅為10 cm，故B正確；振子的周期為4 s，由周期性知，t＝17 s時振子相對平衡位置的位移與t＝1 s時振子相對平衡位置的位移相同，為0，故C錯誤；若紙帶運動的速度為2 cm/s，振動圖

11、線上1、3兩點間的距離是s＝vt＝2 cm/s×2 s＝4 cm，故D正確；圖象的斜率表示速度，斜率正、負表示速度的方向，則知2.5 s時振子的速度為負，正在向x軸負方向運動，故E錯誤。] 10.(多選)如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是(　　) A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線 B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該單擺擺長約為1 m D．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該單擺擺長約為0.5 m E．若擺長均為1 m，則圖線

12、Ⅰ是在地面上完成的 ABC　[題圖線中振幅最大處對應(yīng)的頻率應(yīng)與做受迫振動的單擺的固有頻率相等，從圖線上可以看出，兩擺的固有頻率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz。當兩擺在月球和地球上分別做受迫振動且擺長相等時，根據(jù)公式f＝可知，g越大，f越大，由圖象知gⅡ>gⅠ，又因為g地>g月，因此可推知圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線，A正確；若在地球上同一地點進行兩次受迫振動，g相同，擺長長的f小，且有＝，所以＝，B正確；fⅡ＝0.5 Hz，若圖線Ⅱ是在地面上完成的，根據(jù)g＝9.8 m/s2，可計算出lⅡ約為1 m，C正確，D、E錯誤。] 11．在“用單擺測定重力加速度”的實驗中：(1)擺動時偏角

13、滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測量周期的誤差，計時開始時，擺球應(yīng)是經(jīng)過最________(選填“高”或“低”)點的位置，且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時間，求出周期。圖甲中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所用的時間，則單擺振動周期為________。 甲　　　　　　　　乙 (2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測擺長，測量情況如圖乙所示。O為懸掛點，從圖乙中可知單擺的擺長為________ m。 (3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達式為g＝________。 (4)考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后，學生甲說：“因為空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當于重

14、力加速度變小，因此振動周期變大?！睂W生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗，因此振動周期不變”，這兩個學生中________。 A．甲的說法正確 B．乙的說法正確 C．兩學生的說法都是錯誤的 [解析]　(1)擺球經(jīng)過最低點時小球速度最大，容易觀察和計時；圖甲中停表的示數(shù)為1.5 min＋12.5 s＝102.5 s，則周期T＝ s＝2.05 s。 (2)從懸點到球心的距離即為擺長，可得L＝0.998 0 m。 (3)由單擺周期公式T＝2π可得g＝。 (4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當于小球所受重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動周期變大，選項

15、A正確。 [答案]　(1)低　2.05 s　(3)0.998 0　(3)　(4)A 12．(2019·無錫模擬)(1)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺。當a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力，使其余各擺也振動起來，此時b擺的振動周期________(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期。圖乙是a擺的振動圖象，重力加速度為g，則a擺的擺長為________。 甲　　　　　　　　乙　 (2)一物體沿x軸做簡諧運動，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t＝0時，位移是4 cm，且向x軸負方向運動，試寫出用正弦函數(shù)表示的振動方程并畫出相應(yīng)的振動圖象。 [解析]

16、　(1)a擺動起來后，通過水平繩子對b、c、d三個擺施加周期性的驅(qū)動力，使b、c、d三擺做受迫振動，三擺做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，由于驅(qū)動力頻率相同，則三擺的周期相同。 據(jù)題圖乙可知：T＝2t0， 再根據(jù)：T＝2π可知，a擺擺長：L＝。 (2)簡諧運動振動方程的一般表示式為 x＝Asin(ωt＋φ0)， 根據(jù)題給條件有：A＝0.08 m，ω＝2πf＝π rad/s， 所以x＝0.08sin(πt＋φ0)m， 將t＝0時x0＝0.04 m 代入得0.04＝0.08sin φ0， 解得初相φ0＝或φ0＝π， 因為t＝0時，速度方向沿x軸負方向，即位移在減小， 所以取φ0＝π， 所求的振動方程為x＝0.08sinm， 對應(yīng)的振動圖象如圖所示。 [答案]　(1)等于　　(2)x＝0.08sinm　圖象見解析