2022版高考物理85機(jī)械振動(dòng)練習(xí)含解析

專題85機(jī)械振動(dòng)

1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力F=-kx,會(huì)運(yùn)用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、公式和圖象分析解決問(wèn)題.2.共振

曲線直觀反映了受迫振動(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率f的變化規(guī)律.時(shí)，振幅4最大.

1.（多選）下列說(shuō)法正確的是（）

A.擺鐘走得快了必須調(diào)短擺長(zhǎng)，才可能使其走得準(zhǔn)確

B.挑水時(shí)為了防止水從桶中蕩出，可以加快或減慢走路的頻率

C.在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動(dòng)，是共振現(xiàn)象

D.部隊(duì)要便步通過(guò)橋梁，是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌

答案BD

解析擺鐘走得快了說(shuō)明擺的周期短，需要增大單擺的周期，根據(jù)單擺的周期公式「=

可知，必須增大擺長(zhǎng)，才可能使其走得準(zhǔn)確，故A錯(cuò)誤；挑水的人由于行走，使扁

擔(dān)和水桶上下振動(dòng)，當(dāng)扁擔(dān)與水桶振動(dòng)的固有頻率等于人邁步的頻率時(shí)，發(fā)生共振，水桶中

的水溢出，挑水時(shí)為了防止水從水桶中蕩出，可以加快或減慢走路的頻率，故B正確；停在

海面的小船上下振動(dòng)，是受迫振動(dòng)，故C錯(cuò)誤；部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁時(shí)，如果士兵行走的頻率和橋

梁的固有頻率相等，則會(huì)發(fā)生共振，為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌，士兵要便步通過(guò)橋梁，

故D正確.

2.（2020?上海華東師范大學(xué)附屬東昌中學(xué)北校期中）如圖1所示的彈簧振子在4、8之間做簡(jiǎn)

諧運(yùn)動(dòng)，。為平衡位置，則下列說(shuō)法不正確的是（）

圖1

A.在振子的位移增大的過(guò)程中，彈力做負(fù)功

B.在振子的速度增大的過(guò)程中，彈力做正功

C.在振子的加速度增大的過(guò)程中，彈力做正功

D.在振子從。點(diǎn)出發(fā)到再次回到。點(diǎn)的過(guò)程中，彈力做的總功為零

答案C

解析根據(jù)回復(fù)力尸=一而可知，回復(fù)力與位移方向相反，指向平衡位置，對(duì)于彈簧振子，

彈力提供回復(fù)力，在振子的位移增大的過(guò)程中，彈力做負(fù)功，故A正確，不符合題意；在振

子的速度增大的過(guò)程中，位移減小，彈力與運(yùn)動(dòng)方向一致，彈力做正功，故B正確，不符合

題意；根據(jù)回復(fù)力尸=一招可知，在振子的加速度增大的過(guò)程，位移增大，彈力與運(yùn)動(dòng)方向

相反，彈力做負(fù)功，故C錯(cuò)誤，符合題意；在振子從。點(diǎn)出發(fā)到再次回到。點(diǎn)的過(guò)程中，速

度大小不變，動(dòng)能不變，彈力做的總功為零，故D正確，不符合題意.

3.（2020?山東濰坊市期末）如圖2甲所示，將可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊用輕彈簧懸掛于拉力傳感

器上，拉力傳感器固定于天花板上，將小物塊托起一定高度后釋放，拉力傳感器記錄了彈簧

彈力廠隨時(shí)間2變化的關(guān)系如圖乙所示.以下說(shuō)法正確的是（）

A.而時(shí)刻彈簧彈性勢(shì)能最大

B.2友時(shí)刻彈簧彈性勢(shì)能最大

c.5Al時(shí)刻彈簧彈力做功的功率為0

D.5⑦時(shí)刻物塊處于超重狀態(tài)

答案A

解析友時(shí)刻彈簧彈力最大，伸長(zhǎng)量最大，彈性勢(shì)能最大，2⑦時(shí)刻，彈力最小，彈性勢(shì)能最

3

小，A正確，B錯(cuò)誤；由題圖可知，時(shí)刻，彈簧振子在平衡位置，速度最大，彈力為2A,

3

功率不為o,c錯(cuò)誤；'友時(shí)?亥彈簧振子在平衡位置，小物塊的加速度為0,不是處于超重

狀態(tài)，D錯(cuò)誤.

4.（2020?山東濰坊市期中）如圖3所示是在同一地點(diǎn)甲、乙兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法

正確的是（）

圖3

A.甲、乙兩個(gè)單擺的振幅之比是1：3

B.甲、乙兩個(gè)單擺的周期之比是1：2

C.甲、乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之比是4：1

D.甲、乙兩個(gè)單擺振動(dòng)的最大加速度之比是1：4

答案C

解析由振動(dòng)圖象可知，甲、乙兩個(gè)單擺的振幅之比是3：1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；甲、乙兩個(gè)單擺

的周期之比是4：2=2：1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)單擺周期公式7=2可得，/=在8片

可知甲、乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之比是4：1,選項(xiàng)C正確；由?=2五7請(qǐng)g=T~，所以單

A4JI2力

擺的最大加速度a=gXz=h，甲、乙兩個(gè)單擺振動(dòng)的最大加速度之比是3：4,選項(xiàng)D錯(cuò)

誤.

5.（多選）一單擺振動(dòng)過(guò)程中離開(kāi)平衡位置的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律圖如圖4所示，取向右為

正方向.則下列說(shuō)法正確的是（）

A.第1s末和第5s末擺球位于同一位置

B.0~1s的時(shí)間內(nèi)，擺球的回復(fù)力逐漸減小

C.￡=3s時(shí)，擺球的位移為振幅的手

D.f=3s時(shí)，擺球的速度方向與加速度方向一致

答案CD

解析單擺在擺動(dòng)的過(guò)程中，其位移x的正、負(fù)表示擺球位于平衡位置的哪一側(cè)，由題圖可

知第1s末與第5s末，擺球的位移大小相同，但方向不同，第1s末擺球位于平衡位置的

右側(cè)，第5s末擺球位于平衡位置的左側(cè)，A錯(cuò)誤；0?1s的時(shí)間內(nèi)，擺球的位移逐漸增大,

JI

則擺球的回復(fù)力逐漸增大，B錯(cuò)誤；由題圖可知該單擺的振動(dòng)方程為x=4sin彳3將￡=3s

代入，則單擺的位移大小X=乎4因此t=3s時(shí)擺球的位移為振幅的乎，C正確；力=3s

時(shí)，擺球的速度方向?yàn)樨?fù)，加速度方向?yàn)樨?fù)，所以e=3s時(shí)擺球的速度方向與加速度方向一

致，D正確.

6.如圖5所示，兩根長(zhǎng)度分別為/和鄉(xiāng)田長(zhǎng)輕繩下端拴質(zhì)量相等的小球構(gòu)成單擺，兩懸點(diǎn)在同

一豎直線上且間距為今現(xiàn)將單擺向左拉開(kāi)一個(gè)小角度，然后無(wú)初速度釋放，若小球碰撞時(shí)無(wú)

能量損失，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，對(duì)于以后的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）

圖5

A.此組合擺周期為勺2"且每次碰撞一定發(fā)生在懸點(diǎn)正下方

2NJg

B.擺球在平衡位置左右兩側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)相等

C.擺球在左側(cè)上升的最大高度比右側(cè)高

D.擺線在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的二倍

答案A

解析根據(jù)單擺的周期公式7=2求得：7=與/=丹2n擊碰撞點(diǎn)在懸點(diǎn)

的正下方，故A正確；由于碰撞是彈性碰撞，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，左右兩側(cè)上升的高度相

同，再據(jù)圖形可知在左右兩側(cè)走過(guò)的弧長(zhǎng)不相等，擺角不是2倍關(guān)系，故B、C、D錯(cuò)誤.

7.一質(zhì)點(diǎn)沿直線做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相繼通過(guò)的距離為16cm的4、6兩點(diǎn)歷時(shí)1s,并且在4、B

兩點(diǎn)處具有相同的速率，再經(jīng)過(guò)1s,質(zhì)點(diǎn)第二次通過(guò)8點(diǎn)，該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期和振幅分別

為（）

A.3s,8^3cmB.3s,8巾cm

C.4s,8餡cmD.4s,8y[2cm

答案D

解析如圖所示，

C?AO，??BD?

質(zhì)點(diǎn)在切之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，根據(jù)對(duì)稱性可知從。到8的時(shí)間為0.5s,從6到〃的時(shí)間為0.5

s,所以周期為4s；假設(shè)經(jīng)過(guò)。點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程為x=4sin0X=4sin：t,當(dāng)

t—0.5s時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)到8點(diǎn)，位移x=8cm,代入公式可得4=8啦cm,故選D.

8.一位游客在千島湖邊欲乘游船，當(dāng)日風(fēng)浪很大，游船上下浮動(dòng)，可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直

方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為20cm,周期為3.0s.當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面

平齊，地面與甲板的高度差不超過(guò)10cm時(shí)，游客能舒服地登船.在一個(gè)周期內(nèi)