高考物理大一輪復(fù)習 課后限時集訓39 機械振動-人教版高三全冊物理試題

課后限時集訓39機械振動建議用時：45分鐘1(多選)關(guān)于受迫振動和共振，下列說法正確的是()A火車過橋時限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B若驅(qū)動力的頻率為5 Hz，則受迫振動穩(wěn)定后的振動頻率一定為5 HzC當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大D一個受迫振動系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時，同一振幅對應(yīng)的驅(qū)動力頻率一定有兩個E受迫振動系統(tǒng)的機械能守恒BCD火車過橋時限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，選項A錯誤；對于一個受迫振動系統(tǒng)，若驅(qū)動力的頻率為5 Hz，則振動系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動頻率也一定為5 Hz，選項B正確；由共振的定義可知，選項C正確；根據(jù)共振現(xiàn)象可知，選項D正確；受迫振動系統(tǒng)，驅(qū)動力做功，系統(tǒng)的機械能不守恒，選項E錯誤。2(多選)(2019·河南九師聯(lián)盟聯(lián)考)關(guān)于單擺，下列說法正確的是()A將單擺由沈陽移至廣州，單擺周期變大B單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的C將單擺的擺角從4°改為2°，單擺的周期變小D當單擺的擺球運動到平衡位置時，擺球的速度最大E當單擺的擺球運動到平衡位置時，受到的合力為零ABD將單擺由沈陽移至廣州，因重力加速度減小，根據(jù)T2可知，單擺周期變大，A正確；單擺的周期公式是由惠更斯總結(jié)得出的，B正確；單擺的周期與擺角無關(guān)，將單擺的擺角從4°改為2°，單擺的周期不變，C錯誤；當單擺的擺球運動到平衡位置時，重力勢能最小，擺球的速度最大，D正確；當單擺的擺球運動到平衡位置時擺球速度最大，有向心加速度，則受到的合力不為零，E錯誤。3(多選)關(guān)于簡諧運動的周期，以下說法正確的是()A間隔一個周期的整數(shù)倍的兩個時刻，物體的振動情況相同B間隔半個周期的奇數(shù)倍的兩個時刻，物體的速度和加速度可能同時相同C半個周期內(nèi)物體的動能變化一定為零D一個周期內(nèi)物體的勢能變化一定為零E經(jīng)過一個周期質(zhì)點通過的路程變?yōu)榱鉇CD根據(jù)周期的定義可知，物體完成一次全振動，所有的物理量都恢復(fù)到初始狀態(tài)，故A選項正確；當間隔半周期的奇數(shù)倍時，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為零，故B選項錯誤，C、D選項正確；經(jīng)過一個周期，質(zhì)點通過的路程為4A，故E錯誤。4(多選)(2019·湖北荊州中學月考)質(zhì)點沿y軸做簡諧運動的振動圖象如圖所示，下列說法正確的是()A該質(zhì)點的振動周期為0.4 sBt0.04 s時，該質(zhì)點沿y軸負方向運動C在一個周期內(nèi)，該質(zhì)點的位移為0.4 mDt0.2 s時，該質(zhì)點受到的回復(fù)力等于0E在0.30.5 s內(nèi)，該質(zhì)點的速度先增大后減小ADE由振動圖象可知，該質(zhì)點的振動周期為0.4 s，故A正確；由圖象可知，在00.1 s時間內(nèi)，該質(zhì)點沿y軸正方向運動，故B錯誤；質(zhì)點振動一個周期后回到初始位置，則質(zhì)點的位移為0，故C錯誤；在t0.2 s時，由圖象可知，此時該質(zhì)點在平衡位置，此時受到的回復(fù)力等于0，故D正確；在0.30.5 s內(nèi)，該質(zhì)點由最低點到平衡位置再到最高點，其速度先增大后減小，故E正確。5(多選)做簡諧運動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x2sin cm，則下列說法正確的是()A它的振幅為4 cmB它的周期為0.04 sC它的初相位是D它在周期內(nèi)通過的路程可能是2 cmE該物體是從平衡位置開始振動的BCD對照簡諧運動的一般表達式xAsin知A2 cm，T0.04 s，故A錯誤，B、C正確；由表達式可以看出振動物體從t到t時在周期內(nèi)通過路程為A2 cm，故D正確；由表達式可以看出振動物體的初相位，故選項E錯誤。6(多選)做簡諧振動的單擺擺長不變，若擺球質(zhì)量減小為原來的，擺球經(jīng)過平衡位置時速度增大為原來的2倍，則單擺振動的()A周期不變 B頻率不變C振幅不變 D振幅改變E最大動能改變ABD由單擺的周期公式T2，單擺擺長不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運動過程中的能量大小的物理量，據(jù)動能公式可知，擺球經(jīng)過平衡位置時的動能不變，但質(zhì)量減小，所以擺動幅度增加，因此振幅改變，故A、B、D正確，C、E錯誤。7(多選)(2019·濟寧模擬)如圖甲所示的彈簧振子(以O(shè)點為平衡位置在B、C間振動)，取水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是()甲乙At0時，振子處在B位置B振子運動的周期為4 sCt4 s時振子對平衡位置的位移為10 cmDt2.5 s時振子對平衡位置的位移為5 cmE如果振子的質(zhì)量為0.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，則振子的最大加速度大小為400 m/s2ABE由圖乙可知，振子做簡諧振動的振幅為10 cm，其周期T4 s，t0和t4 s時，振子在負的最大位置，即圖甲中的B位置。由于振子做變速運動，故t2.5 s時，振子的位移應(yīng)大于5 cm，故選項A、B正確，C、D錯誤；由a可知，振子的最大加速度為400 m/s2，選項E正確。8.(多選)如圖所示，房頂上固定一根長2.5 m的細線沿豎直墻壁垂到窗沿下，細線下端系了一個小球(可視為質(zhì)點)。打開窗子，讓小球在垂直于窗子的豎直平面內(nèi)小幅度擺動，窗上沿到房頂?shù)母叨葹?.6 m，不計空氣阻力，g取10 m/s2，則小球從最左端運動到最右端的時間可能為()A0.2 s B0.4 s C0.6 sD1.2 s E2.0 sBDE小球的擺動可視為單擺運動，擺長為線長時對應(yīng)的周期：T12 s，擺長為線長減去墻體長時對應(yīng)的周期T220.6 s，故小球從最左端到最右端所用的最短時間為t0.4 s，B、D、E正確。9(多選)簡諧運動的振動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方向垂直的方向上勻速運動，筆P在紙帶上畫出的就是小球的振動圖象。取振子水平向右的方向為振子離開平衡位置位移的正方向，紙帶運動的距離代表時間，得到的振動圖線如圖乙所示。下列說法正確的是()甲乙A彈簧振子的周期為4 sB彈簧振子的振幅為10 cmCt17 s時振子相對平衡位置的位移是10 cmD若紙帶運動的速度為2 cm/s，振動圖線上1、3兩點間的距離是4 cmE2.5 s時振子正在向x軸正方向運動ABD周期是振子完成一次全振動的時間，由題圖知，彈簧振子的周期為T4 s，故A正確；振幅是振子離開平衡位置的最大距離，由題圖知，彈簧振子的振幅為10 cm，故B正確；振子的周期為4 s，由周期性知，t17 s時振子相對平衡位置的位移與t1 s時振子相對平衡位置的位移相同，為0，故C錯誤；若紙帶運動的速度為2 cm/s，振動圖線上1、3兩點間的距離是svt2 cm/s×2 s4 cm，故D正確；圖象的斜率表示速度，斜率正、負表示速度的方向，則知2.5 s時振子的速度為負，正在向x軸負方向運動，故E錯誤。10.(多選)如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是()A若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線表示月球上單擺的共振曲線B若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比ll254C圖線若是在地面上完成的，則該單擺擺長約為1 mD圖線若是在地面上完成的，則該單擺擺長約為0.5 mE若擺長均為1 m，則圖線是在地面上完成的ABC題圖線中振幅最大處對應(yīng)的頻率應(yīng)與做受迫振動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f0.2 Hz，f0.5 Hz。當兩擺在月球和地球上分別做受迫振動且擺長相等時，根據(jù)公式f可知，g越大，f越大，由圖象知g>g，又因為g地>g月，因此可推知圖線表示月球上單擺的共振曲線，A正確；若在地球上同一地點進行兩次受迫振動，g相同，擺長長的f小，且有，所以，B正確；f0.5 Hz，若圖線是在地面上完成的，根據(jù)g9.8 m/s2，可計算出l約為1 m，C正確，D、E錯誤。11在“用單擺測定重力加速度”的實驗中：(1)擺動時偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測量周期的誤差，計時開始時，擺球應(yīng)是經(jīng)過最_(選填“高”或“低”)點的位置，且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時間，求出周期。圖甲中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所用的時間，則單擺振動周期為_。甲乙(2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測擺長，測量情況如圖乙所示。O為懸掛點，從圖乙中可知單擺的擺長為_ m。(3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達式為g_。(4)考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后，學生甲說：“因為空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當于重力加速度變小，因此振動周期變大?！睂W生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗，因此振動周期不變”，這兩個學生中_。A甲的說法正確B乙的說法正確C兩學生的說法都是錯誤的解析(1)擺球經(jīng)過最低點時小球速度最大，容易觀察和計時；圖甲中停表的示數(shù)為1.5 min12.5 s102.5 s，則周期T s2.05 s。(2)從懸點到球心的距離即為擺長，可得L0.998 0 m。(3)由單擺周期公式T2可得g。(4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當于小球所受重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動周期變大，選項A正確。答案(1)低2.05 s(3)0.998 0(3)(4)A12(2019·無錫模擬)(1)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺。當a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力，使其余各擺也振動起來，此時b擺的振動周期_(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期。圖乙是a擺的振動圖象，重力加速度為g，則a擺的擺長為_。甲乙(2)一物體沿x軸做簡諧運動，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t0時，位移是4 cm，且向x軸負方向運動，試寫出用正弦函數(shù)表示的振動方程并畫出相應(yīng)的振動圖象。解析(1)a擺動起來后，通過水平繩子對b、c、d三個擺施加周期性的驅(qū)動力，使b、c、d三擺做受迫振動，三擺做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，由于驅(qū)動力頻率相同，則三擺的周期相同。據(jù)題圖乙可知：T2t0，再根據(jù)：T2可知，a擺擺長：L。(2)簡諧運動振動方程的一般表示式為xAsin(t0)，根據(jù)題給條件有：A0.08 m，2f rad/s，所以x0.08sin(t0)m，將t0時x00.04 m代入得0.040.08sin 0，解得初相0或0，因為t0時，速度方向沿x軸負方向，即位移在減小，所以取0，所求的振動方程為x0.08sinm，對應(yīng)的振動圖象如圖所示。答案(1)等于(2)x0.08sinm圖象見解析