2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十五章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波第1講機(jī)械振動(dòng)練習(xí)

1、第 1 講機(jī)械振動(dòng)板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)口 時(shí)間：45 分鐘圈滿分：100 分一、選擇題（本題共 10 小題，每小題 6 分，共 60 分。其中 15 為單選，610 為多選）1.關(guān)于振幅的下列說(shuō)法中，正確的是（）A.振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離B.位移是矢量，振幅是標(biāo)量，位移的大小等于振幅C.振幅等于振子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度D.振幅越大，表示振動(dòng)越強(qiáng)，周期越長(zhǎng)答案 A解析 振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離，A 正確，C 錯(cuò)誤。位移是矢量，是由平衡位置指向振子所在位置的有向線段，位移的大小不一定等于振幅，最大位移的大小才等于振幅，B 錯(cuò)誤。振幅越大，振動(dòng)越強(qiáng)，但周期不一定越長(zhǎng)，例如，對(duì)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的

2、彈簧振子，周期只與彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量有關(guān)，與振幅無(wú)關(guān)，D 錯(cuò)誤。2. 2017 漳州模擬如圖所示，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，則物體在振動(dòng)過(guò)程中（）A.彈簧的最大彈性勢(shì)能等于 2mgAB.彈簧的彈性勢(shì)能和物體動(dòng)能的總和不變C.物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小應(yīng)為2gD.物體在最低點(diǎn)時(shí)所受彈簧的彈力大小應(yīng)為mg答案 A解析 物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，物體的振幅為A,因此當(dāng)物體在最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的形變量x= 2A,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，系統(tǒng)中物體的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能

3、，彈簧的彈性最大，&= mg-2 A= 2mgAA 正確；物體振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，彈簧的彈性勢(shì)能和物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能三者的總 和不變，B錯(cuò)誤；物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，物體位移大小等于振幅A, F回=mg= kA,物體在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)回=F彈一mg= kA=mg= ma故a=g,F彈=2mgC、D 錯(cuò)誤。3.如圖所示，裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面。將試管豎直提起少許， 然后由靜止釋放并開(kāi)始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。若取豎直向上為正方向， 則以下描述試管振動(dòng)的圖象中可能正確的是（）2X0A An AJV1ARX1. A / .n/ V I(0V VrD答案

4、 D解析 將試管豎直提起少許，由靜止釋放，并取向上為正方向，所以計(jì)時(shí)時(shí)刻，試管的位移為正的最大,D 正確。4 如圖所示，豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)固定在圓盤上的T 形支架在豎直方向振動(dòng)，T 形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球，共同組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)圓盤靜止時(shí)，小球可穩(wěn)定振動(dòng)?，F(xiàn)使圓盤以 4 s 的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定。改變圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期，其共振曲線（振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系）如圖乙所示，則（）A.此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3 HzB.此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為0.25 HzC. 若圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，系統(tǒng)的振動(dòng)頻率不變D. 若圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，共振曲線的峰值

5、將向右移動(dòng)答案 A解析 當(dāng)T固=T驅(qū)時(shí)振幅最大，由乙圖可知當(dāng)f驅(qū)=3 Hz 時(shí)，振幅最大，所以此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3 Hz , A 正確，B 錯(cuò)誤。若圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，系統(tǒng)的振動(dòng)周期增大，頻率減小，但振動(dòng)系統(tǒng)的固有周 期和頻率不3變，共振曲線的峰值也不變，C、D 都錯(cuò)誤。45某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上。如圖甲所示，0點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將小擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)， 釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi) 的A、C之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置，/AOB=ZCOB=a,a小于 5且是未知量。同時(shí)由 計(jì)算機(jī)得到了擺線對(duì)擺

6、球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示，F(xiàn)max、Fmin、tl、t2均為已知量，t= 0時(shí)刻擺球從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。則根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息判斷下列說(shuō)法正確的是（）甲乙A. 該單擺的周期為tiB. 根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息可求出擺球的質(zhì)量C.根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息不能求出擺球在最低點(diǎn)B時(shí)的速度D. 若增加擺球的質(zhì)量，單擺的周期變長(zhǎng)答案 B2解析 由乙圖可知單擺的周期T=t2, A 錯(cuò)誤；在B點(diǎn)拉力有最大值，根據(jù)牛頓第二定律Fmaxmg=；. . .一12.在A、C兩點(diǎn)拉力有最小值，F(xiàn)min=mgcosa。由A到B機(jī)械能守恒，即mgl（1 cosa） =

7、2mv，聯(lián)立以上三式可Fmax+ 2FminZTt 2V求得擺球的質(zhì)量m=3g, B 正確；已知周期T,由T= 2n, g=12得，l=4匸2，根據(jù)t2g及FmaxFmin代入已知得v= 嚴(yán)/, C 錯(cuò)誤；若增加擺球的質(zhì)量，單擺的周期不變，D 錯(cuò)誤。2n釘Fmax+2Fmin6.如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法正確的是（）A. 若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球表面上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)相同，則圖線I表示月球表面上單擺的共振 曲線B.若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則5兩次擺長(zhǎng)之比丨1：丨2= 25 : 4C.圖線H若是在地面上完成的，則該擺擺長(zhǎng)約為1 mD. 若擺長(zhǎng)均為 1 m,

8、則圖線I是在地面上完成的答案 ABC6解析 圖線中振幅最大處對(duì)應(yīng)的頻率與做受迫振動(dòng)的單擺的固有頻率相等,有頻率分別為f1= 0.2 Hz、fn= 0.5 Hz。根據(jù)T= 2 冗可得f=?，當(dāng)單擺在月球和地球表面上 分別做受迫振動(dòng)且擺長(zhǎng)相等時(shí)，g越大，f越大，fIfn,所以gifn= 0.5 Hz 代入I=2 -fifn44nf可得12 1 m, C 正確，D 錯(cuò)誤。7.如圖所示為同一地點(diǎn)甲、乙兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法中正確的是（）A. 甲、乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)相等B. 甲單擺的振幅比乙單擺的大C. 甲單擺的機(jī)械能比乙單擺的大D. 在t= 0.5 s 時(shí)有正向最大加速度的是乙擺E. 由圖象可以求

9、出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却鸢?ABD解析 由振動(dòng)圖象可以看出， 甲單擺的振幅比乙單擺的大， 兩個(gè)單擺的振動(dòng)周期相同， 根據(jù)單擺周期公式T= 2n可得，甲、乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)相等，但不知道擺長(zhǎng)是多少， 不能求出重力加速度 g,故 A、B 正確,E 錯(cuò)誤；兩個(gè)單擺的質(zhì)量未知，所以兩個(gè)單擺的機(jī)械能無(wú)法比較，C 錯(cuò)誤；在t= 0.5 s 時(shí)，乙單擺有負(fù)向最大位移，即有正向最大加速度，而甲單擺的位移為零，加速度為零，D 正確。8.某彈簧振子在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移x=Asin3t，振動(dòng)圖象如圖所示，則（）A.彈簧在第 1 s 末與第 5 s 末的長(zhǎng)度相同1從題圖中可以看出，兩單擺固7B. 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率為

10、-Hz8C.第 3 s 末，彈簧振子的位移大小為AD. 彈簧振子在第 3 s 末與第 5 s 末的速度方向相同8答案 BCD解析 在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，其位移x的正、負(fù)表示彈簧被拉伸或壓縮，彈簧振子在第1s 末與第 5 s 末時(shí)，位移大小相同，但方向不同，因此彈簧長(zhǎng)度不同，A 錯(cuò)誤；由圖象可知，T= 8 s，故頻率為f= Hz , B 正確；rad/s，將t= 3 s 代入x=Asint，可得彈簧振子的位移大小x= A, C8T442正確；第 3 s 末至第 5 s 末彈簧振子x-t圖象上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的切線的斜率的正負(fù)相同，故速度方向相同，D 正確。9.2018 三亞中學(xué)月考如圖所示，

11、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（）$甲乙/_fmc.它們的最大加速度不能大于fmD.它們的最大加速度不能大于一m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達(dá)到最大。根據(jù)牛頓第二定律，以甲木塊為研究對(duì)象，a=fm，D 正確；以甲、乙兩木塊整體為研究對(duì)象，kA=（阿ma,代入410 .一簡(jiǎn)諧振子沿x軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t= 0 時(shí)刻振子的位移x=- 0.1 m ；t= - s 時(shí)刻x=30.1

12、 m ；t= 4 s 時(shí)刻x= 0.1 m。該振子的振幅和周期可能為（）8A.0.1 m，- sB. 0.1 m,8 s38C. 0.2 m， sD. 0.2 m,8 s3答案 ACDA.它們的振幅不能大于IM m fmkMB.它們的振幅不能大于A=M m fmkm阿mkm9解析 若振子的振幅為 0.1 m，n+1T= 3 s，n為非負(fù)整數(shù)，則周期最大值為3s，A 正確，B 錯(cuò)誤；若 振子的振幅為0.2 m，當(dāng)振子按圖方式運(yùn)動(dòng)時(shí)，貝 U +4 s，n為非負(fù)整數(shù)，周期的最大值為 | s，C 正確；當(dāng)振子按圖運(yùn)動(dòng)時(shí)，則 6 +nT=4s，n為非負(fù)整數(shù)，此時(shí)周期的最大值為 8 s，D 正確。2 丿3

13、二、非選擇題（本題共 4 小題，共 40 分）11. （6 分）某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中:用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為_(kāi)cm。012 cm1lllllllll丨|丨山IIIuulu1C；i（2）小組成員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有如下說(shuō)法，其中正確的是 _ （填選項(xiàng)前的字母）。A.把單擺從平衡位置拉開(kāi)30的擺角，并在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)B.測(cè)量擺球通過(guò)最低點(diǎn)100 次的時(shí)間t，則單擺周期為100C.用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，代入單擺周期公式計(jì)算得到的重力加速度值偏大D.選擇密度較小的擺球，測(cè)得的重力加速度值誤差較小答案（1）0.97（2）C解析

14、（1）由游標(biāo)的0”刻線在主尺上的位置讀出擺球直徑的整毫米數(shù)為9 mm= 0.9 cm，游標(biāo)中第 7 條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，所以為 0.07 cm，所以擺球直徑為 0.9 cm + 0.07 cm = 0.97 cm。（2）單擺應(yīng)從經(jīng)過(guò)平衡位置即最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)且擺角應(yīng)小于5, A 錯(cuò)誤；一個(gè)周期內(nèi)，單擺通過(guò)最低點(diǎn)tfl4n2|2 次，故周期為 50，B 錯(cuò)誤；由T= 2n得，g=，若用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，則將I值算大了，則g偏大，C 正確；選擇密度較小的擺球，空氣阻力的影響較大，測(cè)得的g值誤差較大，D 錯(cuò)誤。12. （12 分）在探究單擺周期與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)器

15、材安裝及測(cè)量時(shí)的一些操作， 下列說(shuō)法中正確的是（）A.用米尺測(cè)出擺線的長(zhǎng)度，記為擺長(zhǎng)IB.先將擺球和擺線放在水平桌面上測(cè)量擺長(zhǎng)I， 再將單擺懸掛在鐵架臺(tái)上C.使擺線偏離豎直方向某一角度a（小于 5 ），然后由靜止釋放擺球10D.測(cè)出擺球兩次通過(guò)最低點(diǎn)的時(shí)間間隔記為此單擺振動(dòng)的周期（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示：11次數(shù)0 2345擺長(zhǎng)/cm80, 00 90. 00100.00110. 00 120 0030次全振動(dòng)時(shí)間53. 856. 960. 062. 865. 7振動(dòng)周期T/s1. 79 I L 902. 002. 092. 19振動(dòng)周期的平方r73. 203- 614. 004-374

16、. 80請(qǐng)將測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)在下圖中，并在圖中作出T2隨I變化的關(guān)系圖象。(3)_ 根據(jù)數(shù)據(jù)及圖象可知單擺周期的平方與擺長(zhǎng)的關(guān)系是 _。4根據(jù)圖象，可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?_m/s2。(取n= 3.14，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案C (2)圖象見(jiàn)解析(3)成正比 (4)9.86解析(1)本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將擺球和擺線組成單擺之后再測(cè)量擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)為懸點(diǎn)到擺球球心的距離，故A、B錯(cuò)誤；單擺的擺角小于5時(shí)的振動(dòng)可認(rèn)為是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，C 正確；測(cè)量單擺的周期時(shí)，擺球相鄰兩次以相同速度方向通過(guò)最低點(diǎn)的時(shí)間為一個(gè)周期，為了減小誤差，須測(cè)量單擺3050 次全振動(dòng)所用的時(shí)間，然后計(jì)算出全振動(dòng)所用時(shí)間的平均值記為單擺振動(dòng)的周

17、期，D 錯(cuò)誤。(2)先在坐標(biāo)軸上描出各點(diǎn)，然后用一條平滑的線連接，使盡可能多的點(diǎn)落在平滑的線上，不能落在線上 的點(diǎn)在線兩側(cè)分布均勻，即可得到單擺的-1圖象，近似為一條直線，如圖所示：(3) 通過(guò)作出的圖象為一條直線，可知單擺周期的平方和擺長(zhǎng)的關(guān)系是成正比的。(4) 根據(jù)圖象求出圖線的斜率k=AT=二 =警匸s2/m = 4.00 s2/m，根據(jù)單擺的周期公式T= 2nI I5Ii1.20 0.8012I4n22ig 可得=9.86 m/s。13. (10 分)一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8 cm，頻率為 0.5 Hz，在t= 0 時(shí)，位移是 4 cm,且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，試寫(xiě)出用正弦函數(shù)表示

18、的物體的振動(dòng)方程，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的振動(dòng)圖象。答案x= 0.08sin jnt+石兀 m 圖象見(jiàn)解析解析 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)方程的一般表示式為x=Asin(3t+0o)，根據(jù)題給條件有：A= 0.08 m ,w= 2nfn5=n，所以x= 0.08sin(nt+0。)m,將t= 0 時(shí)x=0.04 m 代入解得初相0。=石或0。= gn，因?yàn)閠= 0 時(shí)，速度方向沿X軸負(fù)方向，即位移在減小，所以取00=5n,6故振動(dòng)方程為x= 0.08s in int+ gnm ;對(duì)應(yīng)的振動(dòng)圖象如圖所示。14. (12 分)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在相距 25 cm 的AB兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t= 0 時(shí)刻，振 子從O B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t= 0.2 s 時(shí)，振子速度第一次變?yōu)橐籚；在t= 0.5 s 時(shí)，振子速 度第二次變?yōu)閂。(1) 求彈簧振子振動(dòng)周期T;(2) 求振子在 4.0 s 內(nèi)通過(guò)的路程；(3) 若規(guī)定從A到B為正方向，從振子到達(dá)平衡位置O點(diǎn)開(kāi)始向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出彈簧振子位移表達(dá)式，并畫(huà)出彈簧振子的振動(dòng)圖象。答案 (1)1.0 s (2)200 cm (3)x= 12.5sin2nt(cm)圖象見(jiàn)解析解析(1)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示，設(shè)P點(diǎn)為與P點(diǎn)關(guān)于