（江蘇專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)38 機(jī)械振動(dòng)-人教版高三物理試題

課后限時(shí)集訓(xùn)38機(jī)械振動(dòng)建議用時(shí)：45分鐘1．(多選)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5Hz，則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5HzC．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．一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時(shí)，同一振幅對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力頻率一定有兩個(gè)E．受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒BCD[火車過(guò)橋時(shí)限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，選項(xiàng)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5Hz，則振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率也一定為5Hz，選項(xiàng)B正確；由共振的定義可知，選項(xiàng)C正確；根據(jù)共振現(xiàn)象可知，選項(xiàng)D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，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。]2.(多選)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法正確的是()A．甲擺的擺長(zhǎng)比乙長(zhǎng)B．甲擺的振幅比乙大C．甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等D．由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菳C[由圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)g相同，由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))得知，甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)L相等。故A錯(cuò)誤，C正確。甲擺的振幅為10cm，乙擺的振幅為7cm，即甲擺的振幅比乙擺大。故B正確。由于兩單擺的擺長(zhǎng)未知，不能求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。故D錯(cuò)誤。]3．(多選)關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期，以下說(shuō)法正確的是()A．間隔一個(gè)周期的整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻，物體的振動(dòng)情況相同B．間隔半個(gè)周期的奇數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻，物體的速度和加速度可能同時(shí)相同C．半個(gè)周期內(nèi)物體的動(dòng)能變化一定為零D．一個(gè)周期內(nèi)物體的勢(shì)能變化一定為零E．經(jīng)過(guò)一個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程變?yōu)榱鉇CD[根據(jù)周期的定義可知，物體完成一次全振動(dòng)，所有的物理量都恢復(fù)到初始狀態(tài)，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)間隔半周期的奇數(shù)倍時(shí)，所有的矢量都變得大小相等，方向相反，且物體的速度和加速度不同時(shí)為零，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C、D選項(xiàng)正確；經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為4A，故E錯(cuò)誤。]4.(多選)(2019·湖北荊州中學(xué)月考)質(zhì)點(diǎn)沿y軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為0.4sB．t＝0.04s時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C．在一個(gè)周期內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)的位移為0.4mD．t＝0.2s時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)受到的回復(fù)力等于0E．在0.3～0.5s內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)的速度先增大后減小ADE[由振動(dòng)圖象可知，該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為0.4s，故A正確；由圖象可知，在0～0.1s時(shí)間內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期后回到初始位置，則質(zhì)點(diǎn)的位移為0，故C錯(cuò)誤；在t＝0.2s時(shí)，由圖象可知，此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，此時(shí)受到的回復(fù)力等于0，故D正確；在0.3～0.5s內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)由最低點(diǎn)到平衡位置再到最高點(diǎn)，其速度先增大后減小，故E正確。]5．(多選)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律為x＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(50πt＋\f(π,6)))cm，則下列說(shuō)法正確的是()A．它的振幅為4cmB．它的周期為0.04sC．它的初相位是eq\f(π,6)D．它在eq\f(1,4)周期內(nèi)通過(guò)的路程可能是2eq\r(2)cmE．該物體是從平衡位置開(kāi)始振動(dòng)的BCD[對(duì)照簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一般表達(dá)式x＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t＋φ))知A＝2cm，T＝0.04s，φ＝eq\f(π,6)，故A錯(cuò)誤，B、C正確；由表達(dá)式可以看出振動(dòng)物體從eq\f(2π,T)t＋φ＝eq\f(3π,4)到eq\f(2π,T)t＋φ＝eq\f(5π,4)時(shí)在eq\f(1,4)周期內(nèi)通過(guò)路程為eq\r(2)A＝2eq\r(2)cm，故D正確；由表達(dá)式可以看出振動(dòng)物體的初相位φ＝eq\f(π,6)，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。]6．(多選)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量減小為原來(lái)的eq\f(1,4)，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度增大為原來(lái)的2倍，則單擺振動(dòng)的()A．周期不變 B．頻率不變C．振幅不變 D．振幅改變E．最大動(dòng)能改變ABD[由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，單擺擺長(zhǎng)不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量大小的物理量，據(jù)動(dòng)能公式可知，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的動(dòng)能不變，但質(zhì)量減小，所以擺動(dòng)幅度增加，因此振幅改變，故A、B、D正確，C、E錯(cuò)誤。]7．(多選)(2019·濟(jì)寧模擬)如圖甲所示的彈簧振子(以O(shè)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(kāi)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()甲乙A．t＝0時(shí)，振子處在B位置B．振子運(yùn)動(dòng)的周期為4sC．t＝4s時(shí)振子對(duì)平衡位置的位移為10cmD．t＝2.5s時(shí)振子對(duì)平衡位置的位移為5cmE．如果振子的質(zhì)量為0.5kg，彈簧的勁度系數(shù)為20N/cm，則振子的最大加速度大小為400m/s2ABE[由圖乙可知，振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅為10cm，其周期T＝4s，t＝0和t＝4s時(shí)，振子在負(fù)的最大位置，即圖甲中的B位置。由于振子做變速運(yùn)動(dòng)，故t＝2.5s時(shí)，振子的位移應(yīng)大于5cm，故選項(xiàng)A、B正確，C、D錯(cuò)誤；由a＝－eq\f(kx,m)可知，振子的最大加速度為400m/s2，選項(xiàng)E正確。]8.(多選)如圖所示，房頂上固定一根長(zhǎng)2.5m的細(xì)線沿豎直墻壁垂到窗沿下，細(xì)線下端系了一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))。打開(kāi)窗子，讓小球在垂直于窗子的豎直平面內(nèi)小幅度擺動(dòng)，窗上沿到房頂?shù)母叨葹?.6m，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，則小球從最左端運(yùn)動(dòng)到最右端的時(shí)間可能為()A．0.2πsB．0.4πsC．0.6πsD．1.2πsE．2.0πsBDE[小球的擺動(dòng)可視為單擺運(yùn)動(dòng)，擺長(zhǎng)為線長(zhǎng)時(shí)對(duì)應(yīng)的周期：T1＝2πeq\r(\f(l1,g))＝πs，擺長(zhǎng)為線長(zhǎng)減去墻體長(zhǎng)時(shí)對(duì)應(yīng)的周期T2＝2πeq\r(\f(l1－l2,g))＝0.6πs，故小球從最左端到最右端所用的最短時(shí)間為t＝eq\f(T1＋T2,4)＝0.4πs，B、D、E正確。]9．(多選)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線可用下述方法畫出：如圖甲所示，在彈簧振子的小球上安裝一支繪圖筆P，讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向垂直的方向上勻速運(yùn)動(dòng)，筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動(dòng)圖象。取振子水平向右的方向?yàn)檎褡与x開(kāi)平衡位置位移的正方向，紙帶運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間，得到的振動(dòng)圖線如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．彈簧振子的周期為4sB．彈簧振子的振幅為10cmC．t＝17s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移是10cmD．若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2cm/s，振動(dòng)圖線上1、3兩點(diǎn)間的距離是4cmE．2.5s時(shí)振子正在向x軸正方向運(yùn)動(dòng)ABD[周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，由題圖知，彈簧振子的周期為T＝4s，故A正確；振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離，由題圖知，彈簧振子的振幅為10cm，故B正確；振子的周期為4s，由周期性知，t＝17s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移與t＝1s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移相同，為0，故C錯(cuò)誤；若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度為2cm/s，振動(dòng)圖線上1、3兩點(diǎn)間的距離是s＝vt＝2cm/s×2s＝4cm，故D正確；圖象的斜率表示速度，斜率正、負(fù)表示速度的方向，則知2.5s時(shí)振子的速度為負(fù)，正在向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故E錯(cuò)誤。]10.(多選)如圖所示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上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該單擺擺長(zhǎng)約為1mD．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該單擺擺長(zhǎng)約為0.5mE．若擺長(zhǎng)均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的ABC[題圖線中振幅最大處對(duì)應(yīng)的頻率應(yīng)與做受迫振動(dòng)的單擺的固有頻率相等，從圖線上可以看出，兩擺的固有頻率fⅠ＝0.2Hz，fⅡ＝0.5Hz。當(dāng)兩擺在月球和地球上分別做受迫振動(dòng)且擺長(zhǎng)相等時(shí)，根據(jù)公式f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))可知，g越大，f越大，由圖象知gⅡ>gⅠ，又因?yàn)間地>g月，因此可推知圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線，A正確；若在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行兩次受迫振動(dòng)，g相同，擺長(zhǎng)長(zhǎng)的f小，且有eq\f(fⅠ,fⅡ)＝eq\f(0.2,0.5)，所以eq\f(lⅠ,lⅡ)＝eq\f(25,4)，B正確；fⅡ＝0.5Hz，若圖線Ⅱ是在地面上完成的，根據(jù)g＝9.8m/s2，可計(jì)算出lⅡ約為1m，C正確，D、E錯(cuò)誤。]11.(多選)(2019·四川高考模擬)用彈簧將一物塊懸掛于天花板上，使物塊在豎直方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖所示，則()A．該簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期為2.0sB．t＝1.0s時(shí)刻系統(tǒng)能量達(dá)到最小值C．t＝1.0s和t＝2.0s兩個(gè)時(shí)刻物塊動(dòng)能相等D．t＝0.5s和t＝1.5s兩個(gè)時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能相等E．t＝0.5s和t＝1.5s兩個(gè)時(shí)刻物塊的加速度均為最大值但不相等ACE[由圖讀出周期為T＝2.0s，故A正確。質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，各時(shí)刻的機(jī)械能都是相等的，故B錯(cuò)誤。由圖可知t＝1.0s和t＝2.0s兩個(gè)時(shí)刻物塊都在平衡位置，則兩個(gè)時(shí)刻的動(dòng)能相等且為最大值，故C正確。由圖看出，t＝0.5s質(zhì)點(diǎn)位于正的最大位移處，t＝1.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)的最大位移處，兩時(shí)間質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等、方向相反；由于物塊在平衡位置時(shí)，彈簧處于拉長(zhǎng)狀態(tài)，所以t＝0.5s和t＝1.5s兩個(gè)時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能不相等，故D錯(cuò)誤。t＝0.5s質(zhì)點(diǎn)位于正的最大位移處，t＝1.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)的最大位移處，兩時(shí)間質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等、方向相反，所以兩個(gè)時(shí)刻物塊的回復(fù)力以及加速度都是大小相等，為最大值，但方向相反，故E正確。]12．(2019·無(wú)錫模擬)(1)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺。當(dāng)a擺振動(dòng)的時(shí)候，通過(guò)張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動(dòng)力，使其余各擺也振動(dòng)起來(lái)，此時(shí)b擺的振動(dòng)周期________(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期。圖乙是a擺的振動(dòng)圖象，重力加速度為g，則a擺的擺長(zhǎng)為_(kāi)_______。甲乙(2)一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8cm，頻率為0.5Hz，在t＝0時(shí)，位移是4cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，試寫出用正弦函數(shù)表示的振動(dòng)方程并畫出相應(yīng)的振動(dòng)圖象。[解析](1)a擺動(dòng)起來(lái)后，通過(guò)水平繩子對(duì)b、c、d三個(gè)擺施加周期性的驅(qū)動(dòng)力，使b、c、d三擺做受迫振動(dòng)，三擺做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，由于驅(qū)動(dòng)力頻率相同，則三擺的周期相同。據(jù)題圖乙可知：T＝2t0，再根據(jù)：T＝2πeq\r(\f(L,g))可知，a擺擺長(zhǎng)：L＝eq\f(gt\o\al(2,0),π2)。(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)方程的一般表示式為x＝Asin(ωt＋φ0)，根據(jù)題給條件有：A＝0.08m，ω＝2πf＝πrad/s，所以x＝0.08sin(πt＋φ0)m，將t＝0時(shí)x0＝0.04m代入得0.04＝0.08sinφ0，解得初相φ0＝eq\f(π,6)或φ0＝eq\f(5,6)π，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φ0＝eq\f(5,6)π，所求的振動(dòng)方程為x＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt＋\f(5,6)π))m，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)圖象如圖所示。[答案](1)等于eq\f(gt\o\al(2,0),π2)(2)x＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt＋\f(5,6)π))m圖象見(jiàn)解析13．在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測(cè)量周期的誤差，計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過(guò)最________(選填“高”或“低”)點(diǎn)的位置，且用停表測(cè)量單擺完成多次全振動(dòng)所用的時(shí)間，求出周期。圖甲中停表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間，則單擺振動(dòng)周期為_(kāi)_______。甲乙(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng)，測(cè)量情況如圖乙所示。O為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長(zhǎng)為_(kāi)_______m。(3)若用L表示擺長(zhǎng)，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g＝________。(4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說(shuō)：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大?！睂W(xué)生乙說(shuō)：“浮力對(duì)擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中________。A．甲的說(shuō)法正確B．乙的說(shuō)法正確C．兩學(xué)生的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的[解析](1)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)小球速度最大，容易觀察和計(jì)時(shí)；圖甲中停表的示數(shù)為1.5min＋12.5s＝102.5s，則周期T＝eq\f(102.5,50)s＝2.05s。(2)從懸點(diǎn)到球心的距離即為擺長(zhǎng)，可得L＝0.9980m。(3)由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可得g＝eq\f(4π2L,T2)。(4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒(méi)變而相