第二章 機械振動 基礎(chǔ)達標卷（A卷）（全解全析版）

第二章機械振動基礎(chǔ)達標卷（A卷）高二物理·全解全析123456789101112AAACDADAACBDCDAC1．A【解析】A．結(jié)合甲、乙兩圖可知t1時刻振子的位移為正值且最大，振子位于N，x0應(yīng)為l，故A正確；B．0～t1時間內(nèi)位移為正值，且逐漸增大，則振子由O向N運動，故B錯誤；C．t1～t2時間內(nèi)位移為正值，且逐漸減小，則振子由N向O運動，故C錯誤；D．0～t2時間內(nèi)振子先沿正方向運動到最大位移處，再沿負方向運動到位移為零處，t2～t3時間內(nèi)先沿負方向運動到負的最大位移處，再沿正方向運動到位移為零處，故D錯誤。故選A。2．A【解析】A．MN間距離為A錯誤；B．由可知可知振子的運動周期是B正確；C．由可知時即振子位于N點，C正確；D．由可知t=0.05s時此時振子在O點，振子速度最大，D正確。本題選不正確項，故選A。3．A【解析】A．小球在平衡位置處彈簧的壓縮量為，現(xiàn)用力F豎直向下緩慢壓小球，小球向下移動x后撤去力F，小球在豎直方向上做簡諧運動，則小球運動到關(guān)于平衡位置對稱的最高點時不能脫離彈簧，即臨界情況是恰好恢復(fù)原長，故x的最大值為，故A正確；B．按照簡諧運動的對稱性，可知小球位于最低點和最高點時加速度大小相同，方向相反，故B錯誤；C．小球每次經(jīng)過同一位置時的速度方向可能相同也可能相反，故C錯誤；D．小球的加速度為零的位置應(yīng)該是合力為零的地方，彈簧處于原長時，小球的合力不為零，故D錯誤；故選A。4．C【解析】A．小球落入小車過程中，小球和小車所受合外力豎直方向不為零，動量不守恒，選項A錯誤；B．設(shè)小車和小球的質(zhì)量分別為m1、m2，小球落入小車后瞬間，整體的速度大小為v，碰撞瞬間小車和小球組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，則解得由題意可知碰撞前后瞬間彈簧的彈性勢能均為零，則碰前瞬間系統(tǒng)的機械能為碰后瞬間系統(tǒng)的機械能為所以小球落入小車過程中，小球、小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒，選項B錯誤；C．彈簧振子的振幅與振子所具有的機械能有關(guān)，振子的機械能越大，振子到達最大位移處時彈簧的彈性勢能越大，伸長量越大，即振幅越大，根據(jù)B項分析可知小球與小車保持相對靜止后，振子的機械能為E2減小，所以整個彈簧振子的振幅變小，選項C正確；D．小球與小車保持相對靜止后，振子的質(zhì)量增大，根據(jù)題給周期表達式可知整個彈簧振子的周期變大，選項D錯誤。故選C。5．D【解析】AB．小球擺動過程中，只有重力做功，機械能守恒，可知兩側(cè)最高點動能均為零，故重力勢能也相等，故最大高度相同，即點B與點A等高，故AB錯誤；CD．小球從最低點到A點再到最低點的時間為小球從最低點到B點再到最低點的時間為則小球的周期為故C錯誤，D正確。故選D。6．A【解析】從A、B點均做單擺模型運動，由單擺周期公式可得，R為球面半徑，故t1＝t2；A點離平衡位置遠些，高度差大，故從A點滾下到達平衡位置O時速度大，即v1＞v2。故A正確，BCD錯誤。故選A。7．D【解析】A．水平方向的彈簧振子做阻尼振動時，機械能減小，所以動能和彈性勢能還轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故A錯誤；B．隊伍過橋要慢行不是為了不產(chǎn)生周期性的驅(qū)動力，而是使隊伍過橋時產(chǎn)生的驅(qū)動力的頻率遠離橋梁的固有頻率，從而避免產(chǎn)生共振，故B錯誤；C．受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，故C錯誤；D．當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，發(fā)生共振，所以利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率；防止共振危害時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率遠離振動物體的固有頻率，故D正確。故選D。8．A【解析】A．共振曲線反映的是物體在不同驅(qū)動力作用下的振幅，故A正確；BC．轉(zhuǎn)動搖把時，彈簧振子做受迫振動，彈簧振子的頻率等于驅(qū)動力的頻率，當驅(qū)動力的頻率越接近彈簧振子的固有頻率，彈簧振子的振幅越大，故BC錯誤；D．停止轉(zhuǎn)動搖把，彈簧振子以固有頻率做阻尼振動，頻率不變，振幅越來越小，故D錯誤。故選A。9．AC【解析】A．如果在時刻物塊位于O點上方且向下運動，時刻物塊位于O點下方且與時刻物塊速度相同，則的最小值小于，選項A正確；B．如果在時刻物塊的動能也為，則時刻物塊速度與時刻大小相等，方向可能相同，也可能相反，的最小值小于，選項B錯誤；C．題圖中O點是平衡位置，物塊通過O點時位移最小，根據(jù)知，其加速度最小，選項C正確；D．C、D兩點關(guān)于平衡位置對稱，加速度等大反向，選項D錯誤。故選AC。10．BD【解析】A．由圖乙可知，彈簧振子做簡諧運動的周期為，則有可知時，振子位于平衡位置，此時振動的速度最大，動能最大，勢能最小，故A錯誤；B．由圖乙可知，振子做簡諧運動的振動方程為時，振子的位移為時，振子的位移為可知根據(jù)可知振子在時和時的加速度大小相等，方向相反，故B正確；C．時，振子的位移為可知在時，振子在O點右側(cè)處，故C錯誤；D．由圖乙可知，到的時間內(nèi)，振子從平衡位置向負方向運動直到負的位移最大值，此過程振子的速度逐漸減小，加速度逐漸增大，位移逐漸增大，故D正確。故選BD。11．CD【解析】A．振動過程中，物塊A與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能守恒，物塊A的機械能不守恒，故A錯誤；BCD．當彈簧被拉伸最長時，此時B對地面的壓力剛好為零，即此時彈簧的彈力等于B的重力，即此時彈簧的形變量最大，為當彈簧的彈力等于物塊A的重力時，彈簧被壓縮，處于簡諧振動的平衡位置，此時彈簧形變量為則振幅為最大位移處與平衡位置的距離，為木塊A有最大加速度，為F+mg=ma由對稱性可知，當物塊A運動到最低點，即彈簧被壓縮至最短時，彈簧的彈力大小依然為F1，此時有即彈簧對B的最大彈力為，則木塊B對地面的最大壓力為故B錯誤，CD正確。故選CD。12．AC【解析】A．彈簧振子的振動周期等于記錄紙運動所用的時間，即故A正確；B．記錄時，滑塊的加速度沿y軸正方向，速度沿y軸負方向，二者方向相反，故B錯誤；C．記錄紙從運動到2的過程中，滑塊的動能改變量為0，彈簧對滑塊做的功為0，故C正確；D．彈簧振子的周期由振子系統(tǒng)本身決定，與拉動記錄紙的速率無關(guān)，故D錯誤。故選AC。13．

（2分）C

（1分）

②

（1分）

9.77（2分）【解析】（1）[1]根據(jù)可得（2）[2]測得的重力加速度偏大，根據(jù)A.實驗室處在高山上，距離海面太高，則重力加速度會偏小，A錯誤；B.單擺所用的擺球質(zhì)量大小與周期無關(guān)，B錯誤；C.實際測出n次全振動的時間t，誤作為（n+1）次全振動的時間，則周期測量值偏小，計算出的重力加速度偏大，C正確；D.以擺線長作為擺長來計算，則擺長計算偏小，測得的重力加速度偏小，D錯誤；故選C。（3）[3]根據(jù)可得可知解得根據(jù)單擺的周期公式得實驗后他發(fā)現(xiàn)測量擺長時忘了加上擺球的半徑，擺長L=0時，縱軸截距不為零，加上擺球半徑后圖像應(yīng)該到正確位置，即M位置，由于重力加速度不變，則圖線的斜率不變，故圖像應(yīng)該為②。（4）[4]由圖像可知，單擺的周期為T=2s，則根據(jù)可得14．

-10cm

（1分）

0

（1分）

4cm（1分）

（m）（3分）【解析】(1)由圖2知剛開始計時時，即t=0時刻，振子處在左邊最大位移處位置處，位移為?10cm；周期為T=4s，而，根據(jù)振子的周期性可知t=17s時振子經(jīng)過平衡位置，相對平衡位置的位移是0；(2)振動圖線上1、3兩點時間間隔為半個周期，即t=2s，則振動圖線上1、3兩點間的距離為：；(3)彈簧振子的周期為T=4s，則：；振幅：A=0.1m；開始時振子處在左邊最大位移處位置處，位移為?10cm，所以該振子簡諧運動的表達式為：【點睛】由圖2直接讀出位移，根據(jù)簡諧運動的周期性分析t=17s時振子的位移；紙帶做勻速運動，根據(jù)其運動與振子運動的同時性，求解振動圖線上1、3兩點間的距離；由公式，得到角頻率ω，讀出振幅A，則該振子簡諧運動的表達式為．15．（1），；（2）【解析】（1）由題意可知，振幅為A=15cm……（2分）根據(jù)彈簧振子簡諧運動的對稱性可得……（2分）解得……（1分）（2）從平衡位置開始計時，則……（1分）角速度為……（1分）則……（1分）根據(jù)題意，可知從O到P運動的時間t=0.3s，則振子在點時相對平衡位置的位移大小……（1分）16．（1）x2=5cm；（2）A=25cm；（3）x=25cos5t（cm）【解析】（1）當AD在最高點時，擋板彈力最小，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，設(shè)伸長量為x2，則有……（1分）代入數(shù)據(jù)得……（1分）（2）AD粘在一起后，設(shè)運動到平衡位置時形變量為x1，則有……（1分）代入數(shù)據(jù)得x1=20cm……（1分）故簡諧運動的振幅為A=x1+x2=25cm……（1分）（3）簡諧振動的周期為（s）……（1分）故角頻率為……（1分）設(shè)振動方程為x=Asin（ωt+φ）……（1分）當t=0時，x=25cm，代入方程得……（1分）故振動方程為（cm）=25cos5t（cm）……（1分）17．(1)，在B位置；(2)0.16m；(3)【解析】(1)由圖乙所示圖象可知，單擺周期，單擺的頻率……（2分）由圖乙所示圖象可知，在時，擺球處于負的最大位移，擺球向右方向運動為正方向，因此開始時，擺球在B處。(2)由單擺周期公式……（1分）可得……（1分）(3)擺球的振動周期為，振幅為；角頻率為；……（1分）初相位為……（1分）結(jié)合表達式，有……（1分）18．（1），；（2），，；（3）【解析】（1）A、B兩物體在時刻分離，故且AB雖接觸但沒有相互作用力?！?分）對物體A做受力分析……（1分）此時彈簧壓縮量為……（1分）最初AB處于靜止狀態(tài)時，彈簧壓縮量為，合力為0，即……（1分）解得……（1分）從時間AB一起向上勻加速直線運動……（1分）解得……（1分）(2)之內(nèi)