2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第1講機(jī)械振動(dòng)練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE7第1講機(jī)械振動(dòng)一、單項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．(2024·山東樂(lè)陵一中月考)一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(D)A．若位移為負(fù)值，則速度確定為正值B．振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度為零，位移最大C．振子每次通過(guò)平衡位置時(shí)，位移相同，速度也確定相同D．振子每次通過(guò)同一位置時(shí)，其速度不確定相同，但位移確定相同[解析]本題考查對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相識(shí)。若位移為負(fù)值，由a＝－eq\f(kx,m)，可知加速度確定為正值，而速度有兩種可能的方向，所以速度不確定為正值，A錯(cuò)誤；振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度最大，加速度為零，B錯(cuò)誤；振子每次通過(guò)平衡位置時(shí)，位移相同，加速度確定相同，而速度有兩種可能的方向，不確定相同，C錯(cuò)誤；振子每次通過(guò)同一位置時(shí)，位移相同，加速度確定相同，因?yàn)樗俣扔袃煞N可能的方向，所以速度不確定相同。D正確。2．(2024·北京海淀區(qū)模擬)如圖甲所示，彈簧振子在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。以其平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向上為正方向建立坐標(biāo)軸，振子的位移x隨時(shí)間t的變更如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是(C)A．振子的振幅為4cmB．振子的振動(dòng)周期為1sC．t＝1s時(shí)，振子的速度為正的最大值D．t＝1s時(shí)，振子的加速度為正的最大值[解析]本題考查機(jī)械振動(dòng)圖象。由振動(dòng)圖象可知，該彈簧振子的振幅為2cm，周期為2s，故A、B錯(cuò)誤；t＝1s時(shí)，振子在平衡位置，速度為正的最大值，依據(jù)F＝－kx可知回復(fù)力F的大小與振子位移大小成正比，方向相反，振子在平衡位置時(shí)加速度為零，故C正確，D錯(cuò)誤。3.(2024·上海浦東區(qū)二模)如圖，單擺搖擺過(guò)程中，在懸掛點(diǎn)正下方A點(diǎn)處增加一個(gè)釘子，假如擺角始終小于5°，則擺線被擋后(C)A．周期不變，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置的速率減小B．周期變大，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置的速率不變C．周期變小，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置的速率不變D．周期變小，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置的速率增大[解析]本題考查單擺擺長(zhǎng)變更的分析。擺線被擋后，擺長(zhǎng)變短，依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，故周期變??；在擺線被擋前后，依據(jù)能量守恒定律，可以得出經(jīng)過(guò)平衡位置的速率沒(méi)有發(fā)生變更，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。4．(2024·安徽宣城月考)某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示，下列描述正確的是(A)A．t＝1s時(shí)，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值B．t＝2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值C．t＝3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零D．t＝4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值[解析]t＝1s時(shí)，振子在正的最大位移處，振子的速度為零，由a＝－kx/m知，加速度為負(fù)的最大值，A項(xiàng)正確；t＝2s時(shí)，振子位于平衡位置，由a＝－kx/m知，加速度為零，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝3s時(shí)，振子在負(fù)的最大位移處，由a＝－kx/m知，加速度為正的最大值，C項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝4s時(shí)，振子位于平衡位置，由a＝－kx/m知，加速度為零，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(2024·貴州貴陽(yáng)模擬)如圖所示，彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，彈簧在彈性限度內(nèi)，則物體在振動(dòng)過(guò)程中(A)A．彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgAB．彈簧的彈性勢(shì)能和物體動(dòng)能總和不變C．物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小為2D．物體在最低點(diǎn)時(shí)所受彈簧的彈力大小應(yīng)為mg[解析]因物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，此時(shí)彈簧彈力等于零，物體的重力mg＝F回＝kA，當(dāng)物體在最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大等于2mgA，選項(xiàng)A正確；在最低點(diǎn)，由F回＝mg＝ma知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由F彈－mg＝F回得F彈＝2mg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由能量守恒知，彈簧的彈性勢(shì)能和物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能三者的總和不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。6．(2024·江蘇南通模擬)一個(gè)擺長(zhǎng)約1m的單擺，在隨時(shí)間變更的驅(qū)動(dòng)力F作用下振動(dòng)，要使單擺振動(dòng)的振幅盡可能地大，應(yīng)選用的驅(qū)動(dòng)力F是圖中的(C)[解析]擺長(zhǎng)約1m的單擺周期約為2s，要使單擺振動(dòng)的振幅盡可能大，選用的驅(qū)動(dòng)力的周期應(yīng)與單擺固有周期盡可能接近，故C正確。7．(2024·山東部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，在光滑桿下面鋪一張可沿垂直桿方向勻速移動(dòng)的白紙，一帶有鉛筆的彈簧振子在B、C兩點(diǎn)間做機(jī)械振動(dòng)，可以在白紙上留下痕跡。已知彈簧的勁度系數(shù)為k＝10N/m，振子的質(zhì)量為0.5kg，白紙移動(dòng)速度為2m/s，彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝eq\f(1,2)ky2，不計(jì)一切摩擦。在一次彈簧振子試驗(yàn)中得到如圖所示的圖線，則下列說(shuō)法正確的是(C)A．該彈簧振子的振幅為1mB．該彈簧振子的周期為2sC．該彈簧振子的最大加速度為10m/s2D．該彈簧振子的最大速度為2m/s[解析]彈簧振子的振幅為振子偏離平衡位置的最大距離，所以該彈簧振子的振幅為A＝0.5m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖所示振子振動(dòng)曲線可知，白紙移動(dòng)x＝2m，振動(dòng)一個(gè)周期，所以彈簧振子的周期為T＝eq\f(x,v)＝1s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該彈簧振子所受最大回復(fù)力F＝kA＝10×0.5N＝5N，最大加速度為a＝eq\f(F,m)＝10m/s2，選項(xiàng)C正確；依據(jù)題述彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)ky2，彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，由eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eq\f(1,2)kA2可得該彈簧振子的最大速度為vm＝Aeq\r(\f(k,m))＝eq\r(5)m/s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)是符合題目要求的。8．(2024·河南九師聯(lián)盟聯(lián)考)關(guān)于單擺，下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．將單擺由沈陽(yáng)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(dāng)單擺的擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，擺球的速度最大[解析]本題考查對(duì)單擺的相識(shí)。將單擺由沈陽(yáng)移到廣州，因重力加速度減小，依據(jù)T＝2πeq\r(\f(L,g))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(wú)關(guān)，將單擺的擺角從4°改為2°，單擺的周期不變，C錯(cuò)誤；當(dāng)單擺的擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，重力勢(shì)能最小，擺球的速度最大，D正確。9．(2024·甘肅蘭州期中)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪以角速度ω0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器的振動(dòng)不劇烈，切斷電源，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)漸漸慢下來(lái)，在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了劇烈的振動(dòng)，此后飛輪轉(zhuǎn)速接著變慢，機(jī)器的振動(dòng)也隨之減弱，在機(jī)器停下來(lái)之后若重新啟動(dòng)機(jī)器，使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從0較緩慢地增大到ω0，在這一過(guò)程中(BD)A．機(jī)器不確定還會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng)B．機(jī)器確定還會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng)C．若機(jī)器發(fā)生劇烈振動(dòng)，劇烈振動(dòng)可能發(fā)生在飛輪角速度為ω0時(shí)D．若機(jī)器發(fā)生劇烈振動(dòng)，劇烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度確定不為ω0[解析]以角速度ω0轉(zhuǎn)動(dòng)漸漸慢下來(lái)，在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了劇烈的振動(dòng)，說(shuō)明此過(guò)程機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等達(dá)到了共振，當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從0較緩慢地增大到ω0，在這一過(guò)程中，確定會(huì)出現(xiàn)機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等即達(dá)到共振的現(xiàn)象，機(jī)器確定還會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；已知當(dāng)機(jī)器的飛輪以角速度ω0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)不劇烈，則若機(jī)器發(fā)生劇烈振動(dòng)，劇烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度確定不為ω0，故C錯(cuò)誤，D正確。10．(2024·廣東湛江模擬)一簡(jiǎn)諧振子沿x軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m；t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝0.1m；t＝4s時(shí)刻x＝0.1m。該振子的振幅和周期可能為(ACD)A．0.1m，eq\f(8,3)s B．0.1m,8sC．0.2m，eq\f(8,3)s D．0.2m,8s[解析]由于ω＝eq\f(2π,T)，若T＝eq\f(8,3)s，A＝0.1m，t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m，則振動(dòng)方程為x＝－0.1coseq\f(3π,4)t。t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝0.1m，t＝4s時(shí)刻x＝0.1m，滿意題設(shè)條件，A正確；若T＝8s，A＝0.1m，t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m，則振動(dòng)方程為x＝－0.1coseq\f(π,4)t，t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝－0.05m；t＝4s時(shí)刻x＝－0.1m，與題設(shè)條件不符，B錯(cuò)誤；若T＝eq\f(8,3)s，A＝0.2m，t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m，則振動(dòng)方程為x＝0.2sin(eq\f(3π,4)t－eq\f(π,6))或x＝0.2sin(eq\f(3π,4)t－eq\f(5π,6))，t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝0.1m，t＝4s時(shí)刻x＝0.1m，滿意題設(shè)條件，C正確；若T＝8s，A＝0.2m，t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m，則振動(dòng)方程為x＝0.2sin(eq\f(π,4)t－eq\f(π,6))或x＝0.2sin(eq\f(π,4)t－eq\f(5π,6))，t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝0.1m，t＝4s時(shí)刻x＝0.1m，滿意題設(shè)條件，D正確。11．(2024·廣東揭陽(yáng)統(tǒng)考)下列關(guān)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的說(shuō)法中正確的是(AD)A．位移減小時(shí)，加速度減小，速度增大B．位移的方向總與加速度的方向相反，與速度的方向相同C．一次全振動(dòng)就是動(dòng)能或勢(shì)能第一次復(fù)原為原來(lái)的大小所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程D．一次全振動(dòng)就是速度和加速度第一次同時(shí)復(fù)原為原來(lái)的大小和方向所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程[解析]當(dāng)位移減小時(shí)，回復(fù)力減小，加速度減小，物體正在返回平衡位置，速度增大，故A正確；回復(fù)力與位移方向相反，故加速度與位移方向相反，速度可以與位移方向相同，也可以相反，物體沿指向平衡位置的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向與位移的方向相反，物體沿背離平衡位置的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向與位移方向相同，故B錯(cuò)誤；一次全振動(dòng)，動(dòng)能和勢(shì)能均會(huì)有兩次復(fù)原為原來(lái)的大小，故C錯(cuò)誤；速度和加速度第一次同時(shí)復(fù)原為原來(lái)的大小和方向所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程為一次全振動(dòng)，故D正確。12．(2024·湖北黃岡調(diào)研)如圖甲所示為一彈簧振子自由振動(dòng)(做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))時(shí)的位移隨時(shí)間變更的圖象，圖乙為該彈簧振子某外力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)的位移隨時(shí)間變更的圖象，則下列說(shuō)法中正確的是(ACD)A．由圖甲可知該彈簧振子的固有周期為4sB．由圖乙可知該彈簧振子的固有周期為8sC．由圖乙可知外力的周期為8sD．假如變更外力的周期，在接近4s的旁邊該彈簧振子的振幅較大[解析]本題考查自由振動(dòng)與受迫振動(dòng)問(wèn)題。圖象甲是物體自由振動(dòng)時(shí)的圖象，由圖象甲可知，物體的固有周期為T0＝4s，故A正確；圖象乙是受迫振動(dòng)的圖象，則實(shí)際的振動(dòng)周期為8s，即外力周期T＝8s，故B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)物體的驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，物體的振動(dòng)達(dá)到最強(qiáng)，故當(dāng)外力的周期在4s旁邊時(shí)，振幅較大，當(dāng)外力的周期為4s小得多或大得多時(shí)，振幅較小，故D正確。三、非選擇題13．在“用單擺測(cè)定重力加速度”的試驗(yàn)中：(1)搖擺時(shí)偏角滿意的條件是偏角小于5°，為了減小測(cè)量周期的誤差，計(jì)時(shí)起先時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過(guò)最低(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2.05_s。(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng)，測(cè)量狀況如圖乙所示。O為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長(zhǎng)為0.998_0m(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＝eq\f(4π2L,t2)。(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)擺球的影響似乎用一個(gè)輕一些的擺球做試驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中A