2024高考物理一輪復(fù)習核心素養(yǎng)測評三十九機械振動含解析

PAGE9-機械振動(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分，1～6題為單選題，7～9題為多選題)1.如圖所示，輕彈簧下端掛一個質(zhì)量為M的重物，平衡后靜止在原點O?，F(xiàn)令其在O點上下做簡諧運動，下列四幅圖象能正確反映重物的加速度a隨位移x改變關(guān)系的是(沿x軸正方向的加速度為正) ()【解析】選B。做簡諧運動的物體在運動方向上的合力就是回復(fù)力，回復(fù)力與位移成正比且方向相反。所以選項B正確，A、C、D錯誤。2.(2024·濱州模擬)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，然后由靜止釋放并起先計時，在肯定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運動。若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是()【解析】選D。將試管豎直提起少許，由靜止釋放，并取向上為正方向，所以計時時刻，試管的位移為正的最大，D正確。3.(2024·北京高考)某彈簧振子沿x軸的簡諧振動圖象如圖所示，下列描述正確的是 ()A.t=1s時，振子的速度為零，加速度為負的最大值B.t=2s時，振子的速度為負，加速度為正的最大值C.t=3s時，振子的速度為負的最大值，加速度為零D.t=4s時，振子的速度為正，加速度為負的最大值【解析】選A。簡諧運動中，質(zhì)點在平衡位置處的振動速度最大，加速度為零，質(zhì)點在偏離平衡位置位移最大處的速度為零，加速度最大，且加速度方向始終指向平衡位置，A選項正確，B、C、D選項錯誤。4.一個質(zhì)點在平衡位置O點旁邊做簡諧運動，若從O點起先計時，經(jīng)過3s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點，如圖所示；再接著運動，又經(jīng)過4s其次次經(jīng)過M點；則再經(jīng)過多長時間第三次經(jīng)過M點 ()A.7s B.14sC.16s D.103【解析】選C。假設(shè)質(zhì)點起先運動的方向先向左，再向M點運動，運動路途如圖甲所示。由于從O點到質(zhì)點第一次經(jīng)過M點的時間是3s，小于質(zhì)點其次次經(jīng)過M點的時間4s，依據(jù)質(zhì)點的運動路途來看是不行能的，所以質(zhì)點起先運動的方向應(yīng)向右。如圖乙，振動的周期為T=4×3s+12×4s=20s，質(zhì)點第三次經(jīng)過M點須要經(jīng)過的時間為t=T-4s=16s，故C5.一個單擺做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系)如圖所示，則()A.此單擺的固有周期約為0.5sB.此單擺的擺長約為1mC.若擺長增大，單擺的固有頻率增大D.若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動【解析】選B。由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5Hz，其固有周期為2s，T=2πLg得單擺的擺長約為1m，若擺長增大，則單擺的固有周期增大，固有頻率減小，共振曲線的峰值左移，選項B6.“用單擺測定重力加速度”的試驗時，測得的重力加速度數(shù)值明顯大于當?shù)氐闹亓铀俣鹊膶嶋H值。造成這一狀況的可能緣由是 ()A.測量擺長時，把懸掛狀態(tài)的擺線長當成擺長B.測量周期時，當擺球通過平衡位置時啟動秒表，此后擺球第30次通過平衡位置時制動秒表，讀出經(jīng)驗的時間為t，并由計算式T=t30C.起先搖擺時振幅過小D.所用擺球的質(zhì)量過大【解析】選B。由T=2πl(wèi)g得g=4π2T2l，g值偏大說明l偏大或T偏小，把懸掛狀態(tài)的擺線長當成擺長，會使l偏小，g值偏小，A錯；擺球第30次通過平衡位置時，事實上共完成15次全振動，周期T=t15，誤認為30次全振動，T變小引起g值明顯偏大，B對7.關(guān)于振動的周期下列說法正確的是 ()A.在同一地點，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比B.在同一地點，當擺長不變時，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動的周期越小C.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率D.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在隨意時刻運動速度的方向【解析】選A、C。在同一地點，重力加速度g為定值，依據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比，故選項A正確；依據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知，單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，故選項B錯誤；當系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率，故選項C正確；已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，還要知道起振方向，才能知道振子在隨意時刻運動速度的方向，故選項8.(2024·濰坊模擬)某試驗小組在探討單擺時改進了試驗方案，將一力傳感器連接到計算機上。如圖甲所示，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，此時擺線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回搖擺，其中B點為運動中的最低位置，∠AOB=∠COB=α，α小于5°且是未知量。同時由計算機得到了擺線對擺球的拉力大小F隨時間t改變的曲線如圖乙所示，F(xiàn)max、Fmin、t1、t2均為已知量，t=0時刻擺球從A點起先運動，重力加速度為g。則依據(jù)題中(包括圖中)所給的信息推斷下列說法正確的是()A.該單擺的周期為t1B.依據(jù)題中(包括圖中)所給的信息可求出擺球的質(zhì)量C.依據(jù)題中(包括圖中)所給的信息可以求出擺球在最低點B時的速度D.若增加擺球的質(zhì)量，單擺的周期變長【解析】選B、C。由乙圖可知單擺的周期T=t2，A錯誤；在B點拉力有最大值，依據(jù)牛頓其次定律Fmax-mg=mv2l；在A、C兩點拉力有最小值，F(xiàn)min=mgcosα。由A到B機械能守恒，即mgl(1-cosα)=12mv2，聯(lián)立以上三式可求得擺球的質(zhì)量m=Fmax+2Fmin3g，B正確；已知周期T，由T=2πl(wèi)g=t2得，l=t22g4π2，依據(jù)9.一個質(zhì)點經(jīng)過平衡位置O，在A、B間做簡諧運動，如圖(a)所示，它的振動圖象如圖(b)所示，設(shè)向右為正方向，下列說法正確的是 ()世紀金榜導學號A.OB=5cmB.第0.2s末質(zhì)點的速度方向是A→OC.第0.4s末質(zhì)點的加速度方向是A→OD.第0.7s時質(zhì)點位置在O點與A點之間E.在4s內(nèi)完成5次全振動【解析】選A、C、E。OB間距離等于振幅，由圖知，OB=A=5cm，故A項正確；位移圖象切線的斜率等于速度，依據(jù)數(shù)學學問知，第0.2s末質(zhì)點的速度方向沿負向，即O→A，故B項錯誤；第0.4s末質(zhì)點的位移為負，方向是O→A，由a=-kxm分析可知，加速度方向是A→O，故C項正確；第0.7s時，質(zhì)點位置在O與B兩點之間，故D項錯誤；質(zhì)點的振動周期為T=0.8s，則n=tT=44s內(nèi)完成5次全振動，故E項正確。二、試驗題(16分)10.某同學在“利用單擺測定重力加速度”的試驗中，測得擺線長為L，擺球直徑為d，然后用秒表測得n次全振動的時間為t，則：(1)重力加速度的表達式g=_________。(用上述符號表示)

(2)若用最小分度為毫米的刻度尺測得擺線長為980.8mm，用20分度的游標卡尺測得擺球直徑如圖甲，擺球的直徑為_________mm。單擺在豎直面內(nèi)搖擺，用秒表測出單擺做50次全振動所用的時間如圖乙，則t=___________s。求得當?shù)氐闹亓铀俣葹開________m/s2。(取π2=9.86，求得的重力加速度值保留三位有效數(shù)字)

(3)假如他測得的g值偏小，可能的緣由是_________。

A.測擺線長時擺線拉得過緊B.擺球在水平面內(nèi)做圓錐擺運動C.起先計時，秒表過遲按下D.懸點未固定，振動過程中出現(xiàn)松動，擺線長度增加了【解析】(1)依據(jù)T=2πl(wèi)g擺長l=L+d2，周期T=聯(lián)立解得g=4π(2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為18mm，游標讀數(shù)為0.05×8mm=0.40mm，則小球的直徑為18.40mm。秒表的小盤讀數(shù)為90s，大盤讀數(shù)為10.0s，則秒表的讀數(shù)t=100.0s。則g=4=4×9.86×5(3)依據(jù)g=4π答案：(1)4(2)18.40100.09.76(3)D11.(10分)如圖甲所示，彈簧振子以O(shè)點為平衡位置，在M、N兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x與時間t的關(guān)系圖象如圖乙所示，下列說法正確的是 ()A.t=0.8s時，振子的速度方向向右B.t=0.2s時，振子在O點右側(cè)6cm處C.t=0.4s和t=1.2s時，振子的加速度相同D.從t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi)，振子的速度漸漸增大【解析】選D。由圖乙知，t=0.8s時，圖象的斜率為負，說明振子的速度為負，即振子的速度方向向左，故A項錯誤；在0～0.4s內(nèi)，振子做變減速運動，不是勻速運動，所以t=0.2s時，振子不在O點右側(cè)6cm處，故B項錯誤；t=0.4s和t=1.2s時，振子的位移完全相反，由a=-kxm，知加速度完全相反，故C項錯誤；在t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi)，振子的位移減小，正向平衡位置靠近，速度漸漸增大，故D12.(20分)將一測力傳感器連接到計算機上就可以測量快速改變的力。圖甲表示小滑塊(可視為質(zhì)點)沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的A、A′之間來回滑動。A、A′點與O點連線與豎直方向之間夾角相等且都為θ，均小于5°，圖乙表示滑塊對器壁的壓力F隨時間t改變的曲線，且圖中t=0為滑塊從A點起先運動的時刻。試依據(jù)力學規(guī)律和題中(包括圖中)所給的信息，求：(1)容器的半徑；(2)小滑塊的質(zhì)量；(3)滑塊運動過程中的機械能