2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時練21 機械振動新人教版

1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時練21 機械振動新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時練21 機械振動新人教版年級：姓名：- 10 -機械振動1.(多選)(簡諧運動的特征)(2020河北石家莊質(zhì)檢)關(guān)于簡諧運動,以下說法正確的是()a.在彈簧振子做簡諧運動的回復(fù)力表達(dá)式f=-kx中,f為振動物體所受的合外力,k為彈簧的勁度系數(shù)b.物體的速度再次相同時,所經(jīng)歷的時間一定是一個周期c.位移的方向總跟加速度的方向相反,跟速度的方向相同d.水平彈簧振子在簡諧振動中動能和勢能的和是不變的2.(多選)(受迫振動)如圖甲所示在一條張緊的繩子上掛幾個擺,a、c擺的擺長相同且小于b擺的擺長。當(dāng)a擺振動的時候,

2、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。圖乙是c擺穩(wěn)定以后的振動圖像,重力加速度為g,不計空氣阻力,則()a.a、b、c單擺的固有周期關(guān)系為ta=tctbb.b、c擺振動達(dá)到穩(wěn)定時,c擺振幅較大c.達(dá)到穩(wěn)定時b擺的振幅最大d.由圖乙可知,此時b擺的周期小于t03.(多選)(簡諧運動的圖像)(2020山東菏澤模擬)有一個在y方向上做簡諧運動的物體,其振動圖像如圖所示。下列關(guān)于圖甲、乙、丙、丁的判斷不正確的是(選項中v、f和a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)()a.甲可作為該物體的v-t圖像b.乙可作為該物體的f-t圖像c.丙可作為該物體的f-t圖像d.丙可作為該物體的

3、a-t圖像4.(單擺的周期公式)如圖所示,一單擺懸于o點,擺長為l,若在過o點的豎直線上的o點釘一個釘子,使oo=l2,將單擺拉至a處釋放,小球?qū)⒃赼、b、c間來回振動,若振動中擺線與豎直方向夾角小于5,則此擺的周期是()a.2lgb.2l2gc.lg+l2gd.lg+l2g5.(簡諧運動的圖像)如圖所示為一彈簧振子在水平面內(nèi)做簡諧運動的x-t圖像,則下列說法正確的是()a.t1時刻和t2時刻具有相同的動能和動量b.t2到1.0 s時間內(nèi)加速度變小,速度減小c.彈簧振子的振動方程是x=110sin t (m)d.t2等于3t16.(簡諧運動的證明)(2020山東青島期末)如圖所示,勁度系數(shù)為k

4、的輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,彈簧上端與質(zhì)量為m的物塊相連,開始時物塊在o處保持靜止?，F(xiàn)用豎直向下的外力壓物塊,彈簧始終在彈性限度內(nèi),然后撤去外力,物塊開始運動,試證明撤去外力后物塊的運動是簡諧運動。7.(簡諧運動的特征)(2020北京高三三模)機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能,如圖所示的實驗裝置中,力傳感器一端固定在固定鐵架臺的橫梁上,另一端與輕彈簧相連,輕彈簧下端懸掛重物,把重物向下拉開適當(dāng)距離由靜止釋放,使其在豎直方向上運動,彈簧不超過彈性限度,不計空氣阻力。實驗測得的彈力大小隨時間變化的規(guī)律如圖所示,最大拉力為fm,最小拉力為0,周期為2t,重力加速度為g。(1)求重物的質(zhì)量m;(

5、2)以運動過程的最低點為重力勢能零點,定性作出重力勢能隨時間變化的圖像;(3)定性作出重物的動能隨時間變化的圖像。素養(yǎng)綜合練8.如圖甲所示,一個有固定轉(zhuǎn)動軸的豎直圓盤轉(zhuǎn)動時,固定在圓盤上的小圓柱帶動一個t形支架在豎直方向振動,t形支架的下面系著一個由彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)。圓盤靜止時,讓小球做簡諧運動,其振動圖像如圖乙所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動時,小球做受迫振動。下列說法正確的是()a.小球振動的固有頻率是4 hzb.小球做受迫振動時周期一定是4 sc.圓盤轉(zhuǎn)動周期在4 s附近時,小球振幅顯著增大d.圓盤轉(zhuǎn)動周期在4 s附近時,小球振幅顯著減小9.(多選)正在運轉(zhuǎn)的機器,當(dāng)其飛輪以角速度0勻速轉(zhuǎn)動時

6、,機器的振動不強烈,切斷電源,飛輪的轉(zhuǎn)速逐漸慢下來,在某一小段時間內(nèi)機器卻發(fā)生了強烈的振動,此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢,機器的振動也隨之減弱,在機器停下來之后若重新啟動機器,使飛輪轉(zhuǎn)動的角速度從0較緩慢地增大到0,在這一過程中()a.機器不會發(fā)生強烈的振動b.機器還會發(fā)生強烈的振動c.若機器發(fā)生強烈振動,強烈振動可能發(fā)生在飛輪角速度為0時d.若機器發(fā)生強烈振動,強烈振動時飛輪的角速度不為010.(2020山東德州高三一模)用圖甲所示的裝置可以測量物體做勻加速直線運動的加速度,用裝有墨水的小漏斗和細(xì)線做成單擺,水平紙帶中央的虛線在單擺平衡位置的正下方。物體帶動紙帶一起向左運動時,讓單擺小幅度前后擺動,

7、于是在紙帶上留下如圖所示的徑跡。圖乙為某次實驗中獲得的紙帶的俯視圖,徑跡與中央虛線的交點分別為a、b、c、d,用刻度尺測出a、b間的距離為x1,c、d間的距離為x2。已知單擺的擺長為l,重力加速度為g,則此次實驗中測得的物體的加速度為()a.(x2-x1)g2lb.(x2-x1)g22lc.(x2-x1)g42ld.(x2-x1)g82l11.如圖所示,一輕質(zhì)彈簧下端系一質(zhì)量為m的書寫式激光筆,組成一彈簧振子,并將其懸掛于教室內(nèi)一體機白板的前方。使彈簧振子沿豎直方向上下自由振動,白板以速率v水平向左勻速運動,激光筆在白板上留下如圖所示的書寫印跡,圖中相鄰豎直虛線的間隔均為x0(未標(biāo)出),印跡上

8、p、q兩點的縱坐標(biāo)為y0和-y0。忽略空氣阻力,重力加速度為g,則()a.該彈簧振子的振幅為2y0b.該彈簧振子的振動周期為3x0vc.激光筆在留下p、q兩點時加速度相同d.激光筆在留下pq段印跡的過程中,彈簧彈力對激光筆做功為-2mgy012.(2020山東滕州高二月考)如圖甲所示,在光滑的斜面上有一滑塊,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端與滑塊相連,下端與斜面上的固定擋板連接,在彈簧與擋板間有一力傳感器(壓力顯示為正值,拉力顯示為負(fù)值),能將各時刻彈簧中的彈力數(shù)據(jù)實時傳送到計算機,經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示出f-t圖像,現(xiàn)用力將滑塊沿斜面下壓一段距離,放手后滑塊將在光滑斜面上做簡諧運動,此時計算機

9、屏幕上顯示出如圖乙所示的圖像。(1)滑塊做簡諧運動的回復(fù)力是由提供的;(2)由圖乙所示的f-t圖像可知,滑塊做簡諧運動的周期為 s;(3)結(jié)合f-t圖像的數(shù)據(jù)和題目中已知條件可知,滑塊做簡諧運動的振幅為。13.如圖所示,質(zhì)量為m的物體被放到勁度系數(shù)為k的彈簧上,并使其在豎直方向上做簡諧運動,當(dāng)振幅為a時,物體對彈簧的最大壓力是物體重力的1.5倍,重力加速度為g。則該簡諧運動的平衡位置離o點(彈簧處于原長時其上端的位置)的距離為;振動過程中物體對彈簧的最小壓力為;要使物體在振動過程中不離開彈簧,振幅不能超過。參考答案課時規(guī)范練21機械振動1.ad簡諧運動的回復(fù)力表達(dá)式為f=-kx,對于彈簧振子而

10、言,f為振動物體所受的合外力,k為彈簧的勁度系數(shù),故a正確;一個周期內(nèi)在平衡位置兩邊有兩次速度大小和方向完全相同,故質(zhì)點速度再次與零時刻速度相同時,時間可能為一個周期,也可能小于一個周期,故b錯誤;位移方向總跟加速度方向相反,質(zhì)點經(jīng)過同一位置,位移方向總是由平衡位置指向質(zhì)點所在位置,而速度方向有兩種,可能與位移方向相同,也可能與位移方向相反,故c錯誤;水平彈簧振子在做簡諧運動時,只有彈簧的彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒,則動能和勢能的和不變,故d正確。2.ab單擺周期公式t=2lg,知固有周期關(guān)系為ta=tctb,故a正確;因為ta=tc,所以c擺共振,達(dá)到穩(wěn)定時,c擺振幅較大,b擺的振幅最小,故

11、b正確,c錯誤;受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,所以三個單擺的頻率相同,周期相同,故d錯誤。3.ab因為f=-kx,a=-kxm,故圖丙可作為f-t、a-t圖像;而v隨x增大而減小,故v-t圖像應(yīng)為圖乙。選項c、d正確,a、b錯誤,本題選不正確的,故選a、b。4.dt=t12+t22=lg+l2g,故選d。5.c由x-t圖像知,t1時刻和t2時刻振子的速度大小相等、方向相反,彈簧振子具有相同的動能,動量大小相等,方向相反,a錯誤;由題圖知t2到1.0s時間內(nèi)位移變小,則加速度變小,速度增大,b錯誤;由題圖知彈簧振子振動周期t=2.0s,則=2t=rad/s,故振動方程為x=asint=110s

12、int(m),c正確;由三角函數(shù)知識可知,t2為5t1,d錯誤。6.答案見解析解析取豎直向下方向為正方向,以o點為原點建立坐標(biāo)系,如圖所示.設(shè)物塊在平衡位置o點,彈簧的壓縮量為x0,有mg=kx0,當(dāng)物塊向下離開o點位移為x時,有f回=mg-k(x0+x),解得f回=-kx,滿足簡諧運動的回復(fù)力特征,所以物塊的運動為簡諧運動。7.答案(1)fm2g(2)見解析(3)見解析解析(1)根據(jù)簡諧運動的對稱性,在最高點和最低點所受合力大小相等,方向相反,因此fm-mg=mg,則物體的質(zhì)量m=fm2g。(2)由于重物在豎直方向做簡諧運動,t=0時刻在最高點,重力勢能最大,重力勢能隨時間變化的周期也是2t

13、,圖像如圖所示。(3)t=0時刻在最高點,動能為零,由于動能沒有方向性,故動能變化的周期為t,圖像如圖所示。8.c從振動圖像可以看出小球振動的固有周期為4s,固有頻率為0.25hz,a錯;小球在做受迫振動時的頻率決定于圓盤轉(zhuǎn)動的頻率,b錯;驅(qū)動力頻率(周期)與固有頻率(周期)相同時,振幅最大,c對,d錯。9.bd從以角速度0轉(zhuǎn)動逐漸慢下來,在某一小段時間內(nèi)機器發(fā)生了強烈的振動,說明機器的固有頻率與驅(qū)動頻率相等,發(fā)生了共振,在飛輪轉(zhuǎn)動的角速度從0較緩慢地增大到0這一過程中,一定會出現(xiàn)機器的固有頻率與驅(qū)動頻率相等即發(fā)生共振的現(xiàn)象,故a錯誤,b正確;由“當(dāng)其飛輪以角速度0勻速轉(zhuǎn)動時,機器的振動不強烈

14、”可知,若機器發(fā)生強烈振動,強烈振動時飛輪的角速度不為0,故c錯誤,d正確。10.b由題意可知,ab段、bc段、cd段的時間相等且都等于單擺的半個周期,由勻變速直線運動規(guī)律得x2-x1=2at22,其中t為單擺周期,則t=2lg,聯(lián)立解得a=(x2-x1)g22l,故a、c、d錯誤,b正確。11.d白板勻速運動,振子振動的周期等于記錄紙運動位移2x0所用的時間,則周期t=2x0v,振幅為a=y0,故a、b錯誤;加速度是矢量,激光筆在留下p、q兩點時加速度大小相等,方向相反,故c錯誤;在激光筆留下pq段印跡的過程中,根據(jù)動能定理可知,合外力做功為零,重力做正功2mgy0,故彈力對物塊做負(fù)功,為-2mgy0,故d正確。12.答案(1)彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力(或彈簧彈力、重力和斜面支持力的合力)(2)0.4(3)f1+f22k解析(1)對滑塊進行受力分析,滑塊的合力為彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力,合力提供回復(fù)力。(2)由題圖可以看出周期為0.4s。(3)根據(jù)胡克定律有f1=kx,f2=kx,振幅d=x+x2=f1+f22k。13.答案mgk0.5mg2a解析物體處于平衡位置時,有mg=kx,所以離o點的距離為x=mgk。振動過程中物體對