2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波第1講機(jī)械振動(dòng)課后作業(yè)含解析

1、第1講機(jī)械振動(dòng)時(shí)間：50分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共12小題，每小題6分，共72分。其中 14題為單選，512題為多選)1如圖中的曲線表示某振動(dòng)系統(tǒng)受迫振動(dòng)的振幅a隨驅(qū)動(dòng)力頻率f變化的關(guān)系，可以看出，驅(qū)動(dòng)力頻率f等于系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。據(jù)史書記載：晉朝初期，京城有戶人家掛著的銅盤每天早晚輕輕自鳴兩次，人們十分驚恐，當(dāng)時(shí)的學(xué)者張華判斷，這是銅盤與皇宮早晚的鐘聲共鳴所致，后來(lái)把銅盤磨薄一些，就不再自鳴了。你認(rèn)為把銅盤磨薄的目的是()a減小銅盤固有振動(dòng)的周期b減小銅盤固有振動(dòng)的振幅c減弱皇宮敲鐘引起的空氣振動(dòng)的強(qiáng)度d減小皇宮敲鐘引起的空氣振動(dòng)的頻率答案

2、a解析把銅盤磨薄一些，只能改變銅盤的固有振動(dòng)的周期，依據(jù)共振的特點(diǎn)，銅盤與皇宮早晚的鐘聲不再發(fā)生共振，即不再出現(xiàn)共鳴，故a正確，b、c、d錯(cuò)誤。2(2019上海楊浦高三下學(xué)期調(diào)研)一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()a若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值b振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大c振子每次通過(guò)平衡位置時(shí)，加速度相同，速度也相同d振子每次通過(guò)同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同答案d解析彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與位移方向總是相反，若位移為負(fù)值，加速度一定為正值，而速度可能為正值，也可能為負(fù)值，故a錯(cuò)誤。振子每次通過(guò)平衡位置時(shí)，加速度為零，由于

3、速度有兩種方向，所以速度大小相同，方向可能不同，故b、c錯(cuò)誤。振子每次通過(guò)同一位置時(shí)，位移相同，回復(fù)力相同，加速度一定相同，速度大小相同，方向可能不同，故d正確。3下列說(shuō)法正確的是()a做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)速度為正時(shí)，位移一定為負(fù)，加速度一定為正b在受迫振動(dòng)中，物體振動(dòng)的頻率不一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率c擺鐘偏快時(shí)可增加擺長(zhǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)d做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振動(dòng)的頻率有關(guān)答案c解析 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)速度為正時(shí)，位移可能為正，也可能為負(fù)，加速度可能為正，也可能為負(fù)，a錯(cuò)誤；物體做受迫振動(dòng)時(shí)，物體振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故b錯(cuò)誤；擺鐘偏快時(shí)，周期過(guò)小，根據(jù)t2 可知，可增加擺長(zhǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，c

4、正確；做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振動(dòng)的振幅有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)，d錯(cuò)誤。4(2019北京東城二模)如圖，細(xì)繩一端固定于懸掛點(diǎn)o，另一端系一小球。在懸掛點(diǎn)正下方a點(diǎn)處釘一個(gè)釘子。小球從b點(diǎn)由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)c的時(shí)間為t1，從c點(diǎn)向右擺到最高點(diǎn)的時(shí)間為t2。擺動(dòng)過(guò)程中，如果擺角始終小于5，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是()at1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率變小bt1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率變小ct1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率不變dt1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率不變答案c解析因擺角始終小于5，則小球在釘子兩邊擺動(dòng)時(shí)均可看做單擺，因?yàn)樵谧髠?cè)擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)較長(zhǎng)，根據(jù)t2

5、可知周期較大，因擺球在釘子兩邊擺動(dòng)的時(shí)間均為對(duì)應(yīng)擺周期的，可知t1t左t右t2；擺線碰釘子的瞬間，由于水平方向受力為零，可知小球的速率不變。故選c。5如圖甲所示的彈簧振子(以o點(diǎn)為平衡位置在b、c間振動(dòng))，取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動(dòng)曲線，由曲線所給的信息可知，下列說(shuō)法正確的是()at0時(shí)，振子處在b位置bt4 s時(shí)振子對(duì)平衡位置的位移為10 cmct2.5 s時(shí)振子對(duì)平衡位置的位移為5 cmd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答案ad解析由圖乙可知，振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅為10 cm，

6、t0和t4 s時(shí)，振子在負(fù)的最大位移處，即圖甲中的b位置，由于振子做變速運(yùn)動(dòng)，故t2.5 s時(shí)，振子的位移應(yīng)大于5 cm，故a正確，b、c錯(cuò)誤；由a可知，振子的最大加速度大小為400 m/s2，d正確。6下列說(shuō)法正確的是()a軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象b同一單擺，在月球表面做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期等于在地球表面做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期c一彈簧振子的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y0.1sin2.5t(單位都是國(guó)際單位制)，在t0.2 s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零d做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，速度可能不同答案acd解析如果軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)齊步走，頻率可能與橋的固有頻率相同，發(fā)生共振，從而引發(fā)

7、事故，所以軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，a正確。根據(jù)單擺振動(dòng)的周期公式t2 ，因?yàn)樵虑虮砻婧偷厍虮砻嫣幍闹亓铀俣炔灰粯樱释粏螖[做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期不一樣，b錯(cuò)誤；當(dāng)t0.2 s時(shí)，y0.1 m，振子處于最大位移處，速度為零，c正確；做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，從平衡位置到最大位移處和從最大位移處到平衡位置的過(guò)程中，通過(guò)同一位置時(shí)速度大小相等、方向相反，d正確。7一彈簧振子沿x軸振動(dòng)，振幅為4 cm，振子的平衡位置位于x軸上的o點(diǎn)。圖甲上的a、b、c、d為四個(gè)不同的振動(dòng)狀態(tài)；黑點(diǎn)表示振子的位置，黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向，圖乙給出的四條振動(dòng)圖線，可用于表示振子的振動(dòng)圖象的是()a若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t0，則圖象為b

8、若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t0，則圖象為c若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t0，則圖象為d若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t0，則圖象為答案ad解析振子在狀態(tài)a時(shí)t0，此時(shí)的位移為3 cm，且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，故a正確；振子在狀態(tài)b時(shí)t0，此時(shí)的位移為2 cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，b錯(cuò)誤；振子在狀態(tài)c時(shí)t0，此時(shí)的位移為2 cm，c錯(cuò)誤；振子在狀態(tài)d時(shí)t0，此時(shí)的位移為4 cm，速度為零，故d正確。8(2019江西九校重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三第一次聯(lián)考改編)甲、乙兩位同學(xué)利用假期分別在兩個(gè)地方做“用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)”，回來(lái)后共同繪制了t2l圖象，如圖甲中a、b所示，此外甲同學(xué)還順便利用其實(shí)驗(yàn)的單擺探究了受迫振動(dòng)，并繪制了單擺的共振曲線，如圖

9、乙所示，那么下列說(shuō)法中正確的是()a由圖甲分析可知a圖象所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)重力加速度較大b若將單擺放入繞地穩(wěn)定飛行的宇宙飛船中，則無(wú)法利用單擺測(cè)出飛船軌道處的引力加速度c由圖乙可知，甲同學(xué)探究受迫振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)為8 cmd如果甲同學(xué)增大擺長(zhǎng)，他得到的共振曲線的峰值將向左移動(dòng)答案bd解析根據(jù)t2得：t2，所以t2l圖象的斜率k，圖甲中a圖象的斜率大于b圖象的斜率，故a圖象對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的重力加速度較小，故a錯(cuò)誤；若將單擺放入繞地穩(wěn)定飛行的宇宙飛船中，單擺小球處于完全失重狀態(tài)，只受重力，不能在豎直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)，故b正確；由圖乙可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為0.5 hz時(shí)，擺球發(fā)生共振，故系統(tǒng)的固有頻率為0.

10、5 hz，固有周期t s2 s，根據(jù)t2 ，解得擺長(zhǎng)l1 m，故c錯(cuò)誤；根據(jù)t2 ，若在同一地點(diǎn)增長(zhǎng)擺長(zhǎng)，則單擺固有周期變大，固有頻率變小，則發(fā)生共振時(shí)的驅(qū)動(dòng)力頻率變小，共振峰向左移動(dòng)，故d正確。9(2019安徽模擬改編)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法正確的是()a甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等b甲擺的振幅比乙擺的大c甲擺的機(jī)械能比乙擺的大d由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却鸢竌b解析由題圖可知，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)重力加速度g相同，由單擺的周期公式t2得知，甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等，a正確；甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7 cm，則甲擺的振幅比乙擺大，b正確；盡管甲擺

11、的振幅比乙擺大，兩擺的擺長(zhǎng)相等，但由于兩擺的擺球質(zhì)量未知，故無(wú)法比較機(jī)械能的大小，c錯(cuò)誤；由單擺的周期公式t2 得g，由于不知道單擺的擺長(zhǎng)，所以不能求得重力加速度，d錯(cuò)誤。10(2019唐山模擬改編)關(guān)于受迫振動(dòng)和共振，下列說(shuō)法正確的是()a火車過(guò)橋時(shí)限制速度是為了防止火車發(fā)生共振b若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 hz，則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5 hzc當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大d受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒答案bc解析火車過(guò)橋時(shí)限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，a錯(cuò)誤；對(duì)于一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)，若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 hz，則振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率也一定為5 hz，b正確；由共振的

12、定義可知，c正確；受迫振動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，d錯(cuò)誤。11.如圖所示，甲、乙兩木塊疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和m，甲木塊與乙木塊之間的最大靜摩擦力為fm，乙木塊與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子，為使甲木塊和乙木塊在振動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則()a它們的振幅不能大于ab它們的振幅不能大于ac它們的最大加速度不能大于d它們的最大加速度不能大于答案bd解析當(dāng)甲木塊和乙木塊在振動(dòng)過(guò)程中恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，甲、乙兩木塊間靜摩擦力在最大位移處達(dá)到最大。根據(jù)牛頓第二定律，以甲木塊為研究對(duì)象，最大加速度a，c錯(cuò)誤，d正確；以甲、乙兩木塊整體為研究對(duì)象，ka(mm)a，代入a

13、得，a，a錯(cuò)誤，b正確。12(2015山東高考)如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向，物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.1sin(2.5t) m。t0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t0.6 s時(shí)，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判斷正確的是()ah1.7 mb簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8 sc0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2 mdt0.4 s時(shí)，物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反答案ab解析由小物塊的運(yùn)動(dòng)方程可知，2.5，t0.8 s，故b正確。0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)了個(gè)周期，故路程應(yīng)為0.3 m，c錯(cuò)誤。t0.4 s時(shí)物塊運(yùn)動(dòng)

14、了半個(gè)周期，正向下運(yùn)動(dòng)，與小球運(yùn)動(dòng)方向相同，故d錯(cuò)誤。t0.6 s時(shí)，物塊的位移y0.1 m，小球下落距離hgt21.8 m，由題圖可知，hhy1.7 m，故a正確。二、非選擇題(本題共2小題，共28分)13(14分)(2019武漢三模)地心隧道是根據(jù)凡爾納的地心游記所設(shè)想出的一條假想隧道，它是一條穿過(guò)地心的筆直隧道，如圖所示。假設(shè)地球的半徑為r，質(zhì)量分布均勻，地球表面的重力加速度為g。已知均勻球殼對(duì)殼內(nèi)物體引力為零。 (1)不計(jì)阻力，若將物體從隧道口靜止釋放，試證明物體在地心隧道中的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；(2)理論表明：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的周期t2 ，其中，m為振子的質(zhì)量，物體的回復(fù)力為fkx，求物

15、體從隧道一端靜止釋放后到達(dá)另一端需要的時(shí)間t(地球半徑r6400 km，地球表面的重力加速度為g10 m/s2)。答案(1)證明見解析(2)41.9 min解析(1)物體在地表時(shí)重力近似等于萬(wàn)有引力，有：mg又：mr3以地心為位移起點(diǎn)，設(shè)某時(shí)刻物體的位移為x，則半徑為|x|的球的質(zhì)量m|x|3，由于均勻球殼對(duì)殼內(nèi)物體引力為零，則此時(shí)物體所受引力(與x反向)fg聯(lián)立可得：fx，為常數(shù)，即該物體的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。(2)由fkx，fx，得k，代入t2 得，該物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為：t2 物體從隧道口一端靜止釋放后到達(dá)另一端所用的時(shí)間為半個(gè)周期，則有：t 地球半徑r6400 km6.4106 m，地表重力加速度為g10 m/s2，3.14，代入數(shù)據(jù)可得：t2512 s41.9 min。14(14分) (2019吉林模擬)如圖所示，acb為光滑弧形槽，弧形槽半徑為r，c為弧形槽最低點(diǎn)，r。甲球從弧形槽的球心處自由下落，乙球從a點(diǎn)由靜止釋放，兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)，問(wèn)：(1)兩球第1次到達(dá)c點(diǎn)的時(shí)間之比；(2)若在圓弧的最低點(diǎn)c的正上方h處由靜止釋放小球甲，讓其自由下落，同時(shí)將乙球從圓弧左側(cè)由靜止釋放，欲