第二章 機械振動 重難點練習- 高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第二章機械振動重點練習1.某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖像如圖所示，下列描述正確的是()

A.時，振子的速度為零，加速度為負的最大值B.時，振子的速度為負，加速度為正的最大值C.時，振子的速度為負的最大值，加速度為零D.時，振子的速度為正，加速度為負的最大值2.一簡諧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標原點，時振子的位移為，時振子.位移第一次為，時振子位移第二次為，該振子的周期可能為()A. B.8s C. D.16s3.已知彈簧振子的周期，m為振子質(zhì)量，k為彈簧勁度系數(shù).如圖所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，一起做簡諧運動，質(zhì)量分別為和，當它們運動到平衡位置時，突然拿去A之后（對B的速度無影響），則()A.振子的頻率不變 B.振子的振幅變小 C.振子的周期變大 D.振子的振幅變大4.如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上、下振動開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min.則()A.當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5s B.當振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是2HzC.當轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大 D.當轉(zhuǎn)速減小時，彈簧振子的振幅增大5.如圖所示，振子在A、之間做簡諧運動，O是平衡位置，B是的中點.已知振子經(jīng)O向右第一次運動到B所用的時間為，經(jīng)B向右第一次運動到所用的時間為，則()A. B. C. D.振子的周期為6.如圖甲所示，O是單擺的平衡位置，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動，是擺球所能到達的最遠位置，設向右為正方向，圖乙是單擺的振動圖像.重力加速度取，下列說法正確的是()A.單擺振動的周期為0.4s B.單擺振動的頻率是2.5HzC.時擺球在M點 D.單擺的擺長約為0.32m7.長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一可以看成質(zhì)點的小球.在O點正下方，距O點為處的P點固定一顆小釘子.現(xiàn)將小球拉到A點，輕繩被拉直，然后由靜止釋放小球.B點是小球運動的最低位置，C點（圖中未標出）是小球能夠到達的左方最高位置.已知A點與B點之間的高度差為h，.始終在同一豎直平面內(nèi).當?shù)氐闹亓铀俣葹間，不計空氣阻力.下列說法不正確的是()A.B點與C點高度差等于hB.若釘子可在間移動且與B點距離合適，小球有可能繞P點做完整的圓周運動C.小球從離開A點到第一次回到A點用時D.小球從離開A點到第一次回到A點用時8.為了交通安全，常在公路上設置如圖所示的減速帶，減速帶使路面稍微拱起以達到使車輛減速的目的.一排等間距設置的減速帶，可有效降低車速，稱為洗衣板效應.如果某路面上的減速帶的間距為1.5m，一輛固有頻率為2Hz的汽車勻速駛過這排減速帶，下列說法正確的是()A.當汽車以5m/s的速度行駛時，其振動頻率為2HzB.當汽車以3m/s的速度行駛時顛簸的最厲害C.、當汽車以3m/s的速度行駛時最不顛簸D.汽車速度越大，顛簸的就越厲害難點練習1.物體A做簡諧運動的振動方程為，物體B做簡諧運動的振動方程為.比較的運動()A.振幅是矢量，A的振幅是6m，B的振幅是10mB.周期是標量，周期相等，為100sC.A振動的頻率等于B振動的頻率D.A的相位始終落后B的相位2.如圖所示是表示一質(zhì)點做簡諧運動的圖像，下列說法不正確的是()A.時刻振子的加速度最大 B.時刻振子正通過平衡位置向正方向運動C.時刻振子的位移最大 D.時刻振子正通過平衡位置向正方向運動3.如圖所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連。在彈性限度范圍內(nèi)，A和B在光滑水平面上做往復運動（不計空氣阻力），并保持相對靜止，則下列說法正確的是()A.A和B均做簡諧運動B.作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C.B對A的靜摩擦力始終對A做負功，而A對B的靜摩擦力對B不做功D.B對A的靜摩擦力始終對A做正功，而A對B的靜摩擦力對B不做功4.某實驗小組在研究單擺時改進了實驗方案，將一力傳感器連接到計算機上。圖1中O點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點）拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)。由A位置靜止釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的之間來回擺動，其中B點為最低位置，小于5°且大小未知，同時由計算機得到了擺線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線，如圖2所示（圖中所標字母均為已知量），且圖中時刻為擺球從A點開始運動的時刻。已知擺長為l，重力加速度為g。根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息，下列說法正確的是()。

A.該單擺的周期為B.擺球的質(zhì)量為C.若增加擺球的質(zhì)量，則測得單擺的周期變小D.若在地球的兩極做該實驗，則測得單擺的周期最大E.擺球在最低點B時的速度大小為5.一單擺懸于O點，擺長為L，若在O點正下方的點釘一個光滑的釘子，使，將小球拉至A處釋放，小球?qū)⒃陂g來回運動，若運動中擺線與豎直方向的夾角小于5°，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A.擺角大小不變 B.A和C兩點在同一水平面上C.周期 D.周期6.在“用單擺測量重力加速度”實驗中，某同學將擺懸掛后，進行如下操作：

A.測擺長L：用米尺量出擺線的長度，用游標卡尺測出擺球直徑得到半徑，擺線長加上擺球半徑得到擺長.

B.測周期T：將擺球拉起，然后放開.在擺球某次通過最低點時，按下秒表開始計時，同時將此次通過最低點作為第一次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點時，按下秒表停止計時.讀出這段時間t，算出單擺的周期.

C.將測得的L和T代入單擺的周期公式，算出g，改變擺長多次重復實驗，求出g的平均值，將它作為實驗的最后結(jié)果寫入實驗報告.

（1）請指出上面步驟中遺漏或錯誤的地方.要求寫出該步驟的字母：_______，并加以改正：_____________.

（2）實驗過程中發(fā)現(xiàn)單擺的擺角逐漸減小，某次使用擺長為0.960m的單擺，如圖所示.擺球從擺角開始振動，某次當擺球從A到B經(jīng)過平衡位置O時開始計時，發(fā)現(xiàn)該單擺隨后經(jīng)過30次全振動的總時間是59.6s，經(jīng)過50次全振動停止在平衡位置.

①則該次測得當?shù)氐闹亓铀俣戎导s為_________（π取3.14，結(jié)果保留兩位小數(shù)）.

②由于空氣阻力的影響，測得的重力加速度值__________（填“偏大”“偏小”或“不變”）.7.如圖甲所示，O點為單擺的固定懸點，將力傳感器接在擺球與O點之間.現(xiàn)將擺球拉到A點，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)的之間來回擺動，其中B點為運動中的最低位置.圖乙表示細線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線，圖中為擺球從A點開始運動的時刻，g取.（1）求單擺的振動周期和擺長.（2）求擺球的質(zhì)量.（3）求擺球運動過程中的最大速度.

答案以及解析重點練習1.答案：A解析：由題圖可知，在和時，振子偏離平衡位置最遠，速度為零，回復力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯誤；在和時，振子位于平衡位置，速度最大，回復力和加速度均為零，B、D錯誤.2.答案：B解析：如果振幅等于0.1m，則，即振子的周期為；如果振幅大于0.1m，則周期，故B正確.3.答案：B解析：彈簧振子的質(zhì)量減小，則周期變小，頻率變大，故A、C錯誤；振子運動到平衡位置時速度最大，彈簧的彈性勢能為零，拿去A之后，系統(tǒng)的機械能減小，由機械能守恒定律知，振子到達最大位移處時彈簧的彈性勢能減小，其形變量減小，則振幅減小，故B正確，D錯誤.4.答案：D解析：搖把的轉(zhuǎn)速為240r/min，則驅(qū)動力的周期，頻率，當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期為0.25s，振動頻率為4Hz，故A、B錯誤；當轉(zhuǎn)速減小時，驅(qū)動力的頻率減小，接近振子的固有頻率，振子的振幅增大，故C錯誤，D正確.5.答案：B解析：根據(jù)振子遠離平衡位置時速度逐漸減小可知，振子第一次從平衡位置運動到B處的平均速度大于第一次從B處運動到最大位移處的平均速度，因位移相同，則有，由題意可知，則，故B正確，A、C、D錯誤.6.答案：C解析：由題圖乙知周期，選項A錯誤；頻率，選項B錯誤；由題圖乙知，時擺球在負向最大位移處，因向右為正方向，所以開始時擺球在M點，選項C正確；由單擺的周期公式，得，選項D錯誤.7.答案：D解析：小球擺動過程中，只有重力做功，機械能守恒，在兩側(cè)最高點動能均為零，則重力勢能相等，即兩點高度相同，兩點的高度差等于h，故A正確；若釘子位置足夠低，小球有可能繞P點做完整的圓周運動，故B正確；小球每個周期在之間運動的時間為，在之間運動的時間為，故小球擺動的周期為，C正確，D錯誤.D符合題意.8.答案：B解析：當汽車以5m/s的速度行駛時，其振動頻率為，故A錯誤；由可知，汽車的固有周期為，則汽車的速度時，汽車達到共振，顛簸的最厲害；故C、D錯誤，B正確.難點練習1.答案：C解析：振幅是標量，的振幅分別是3m、5m，A錯誤；周期為標量，的周期相等，大小為，B錯誤；因為，故，C正確；為定值，D錯誤.2.答案：B解析：從圖像可以看出，時刻，振子在正的最大位移處，此時振子速度為零，加速度最大，A項正確；時刻振子的位移為負，因此該時刻振子正通過平衡位置向負方向運動，B項錯誤；時刻振子在負的最大位移處，因此可以說是該時刻位移最大，C項正確；時刻以后，振子的位移為正，所以該時刻振子正通過平衡位置向正方向運動，D項正確.B符合題意.3.答案：AB解析：物體保持相對靜止，在輕質(zhì)彈簧作用下做簡諧運動，故A正確；對整體由牛頓第二定律得，對A由牛頓第二定律得，解得，故B正確；在靠近平衡位置的過程中，B對A的靜摩擦力對A做正功，在遠離平衡位置的過程中，B對A的靜摩擦力對A做負功，同樣，A對B的靜摩擦力對B也做功，故CD錯誤。4.答案：ABE解析：由題圖2可知單擺的周期，故A項正確；在B點拉力F有最大值，根據(jù)牛頓第二定律，在兩點拉力F有最小值，，由A點到B點根據(jù)機械能守恒定律有，由此可求得擺球的質(zhì)量，在B點時的速度，故B、E兩項正確；單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)，C項錯誤；地球的兩極重力加速度最大，赤道重力加速度最小，由單擺周期可知，若在地球的兩極做該實驗，所以測得單擺的周期最小，若在地球赤道上做該實驗，則測得單擺的周期最大，D項錯誤。5.答案：BD解析：小球在運動過程中，擺線的拉力不做功，只有重力做功，其機械能守恒，可知A和C兩點在同一水平面上，由于擺長會發(fā)生變化，所以擺角大小是變化的，故A錯誤，B正確；小球從A到B的時間為，從B到C的時間為,故小球的運動周期為，故C錯誤，D正確。6.答案：（1）B；將60次改為61次（2）①9.56②偏小解析：（1）當擺球第61次通過最低點時，按下秒表停止計時，才算是計時了30個周