高考物理一輪復(fù)習 考點規(guī)范練31 機械振動 單擺（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

考點規(guī)范練31機械振動單擺一、單項選擇題1.如圖所示,彈簧振子在a、b兩點間做簡諧運動,當振子從平衡位置O向a運動過程中()A.加速度和速度均不斷減小B.加速度和速度均不斷增大C.加速度不斷增大,速度不斷減小D.加速度不斷減小,速度不斷增大2.如圖所示,在一根張緊的繩子上掛幾個擺,其中A、B的擺長相等。當A擺振動的時候,通過張緊的繩子給B、C、D擺施加驅(qū)動力,使其余各擺做受迫振動。觀察B、C、D擺的振動發(fā)現(xiàn)()A.C擺的頻率最小B.D擺的周期最大C.B擺的擺角最大D.B、C、D的擺角相同3.(2019·北京西城區(qū)期中)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.若擺長減小,單擺的固有頻率減小D.若擺長增大,共振曲線的峰將向右移動4.(2017·北京卷)某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖像如圖所示,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5.有一彈簧振子,振幅為0.8cm,周期為0.5s,初始時具有負方向的最大加速度,則它的振動方程是()A.x=8×10-3sin4πB.x=8×10-3sin4πC.x=8×10-1sinπtD.x=8×10-1sinπ4二、多項選擇題6.下列說法正確的是()A.在同一地點,單擺做簡諧運動的周期的二次方與其擺長成正比B.彈簧振子做簡諧運動時,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C.在同一地點,當擺長不變時,擺球質(zhì)量越大,單擺做簡諧運動的周期越小D.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E.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期,就可知振子在任意時刻運動速度的方向7.一簡諧振子沿x軸振動,平衡位置在坐標原點。t=0時刻振子的位移x=-0.1m;t=43s時刻x=0.1m;t=4s時刻x=0.1m。該振子的振幅和周期可能為(A.0.1m,83s B.0.C.0.2m,83s D.0.三、非選擇題8.下圖為一彈簧振子的振動圖像,試回答以下問題:(1)寫出該振子簡諧運動的表達式;(2)在第2s末到第3s末這段時間內(nèi),彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的?(3)該振子在前100s的總位移是多少?路程是多少?9.(2018·山東臨沂統(tǒng)考)如圖所示,有一個擺長為l的單擺,現(xiàn)將擺球A拉離平衡位置一個很小的角度,然后由靜止釋放,A擺至平衡位置P時,恰與靜止在P處的B球發(fā)生正碰,碰后A繼續(xù)向右擺動,B球以速度v沿光滑水平面向右運動,與右側(cè)的墻壁碰撞后以原速率返回,當B球重新回到位置P時恰與A再次相遇,求位置P與墻壁間的距離d。

考點規(guī)范練31機械振動單擺1.C解析在振子由O到a的過程中,其位移不斷增大,回復(fù)力增大,加速度增大,但是由于加速度與速度方向相反,故速度減小,因此選項C正確。2.C解析由A擺擺動從而帶動其他3個單擺做受迫振動,受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,故其他各擺振動周期跟A擺相同,頻率也相等,故A、B錯誤;受迫振動中,當固有頻率等于驅(qū)動力頻率時,出現(xiàn)共振現(xiàn)象,振幅達到最大,由于B擺的固有頻率與A擺的相同,故B擺發(fā)生共振,振幅最大,故C正確,D錯誤。3.B解析由題圖可知,此單擺的振動頻率與固有頻率相等,f=0.5Hz,則周期為T=1f=10.5s=2s,故A錯誤;由圖可知,此單擺的振動頻率與固有頻率相等,則周期為2s。由公式T=2π4.A解析由振子的運動圖像可知,t=1s時,振子的位移正向最大,振子速度為零,加速度為負的最大,A項正確。t=2s時,振子的位移為零,振子速度為負的最大值,加速度為零,B項錯誤。t=3s時,振子的位移負向最大,速度為零,加速度為正的最大值,C項錯誤。t=4s時,振子的位移為零,振子速度為正的最大值,加速度為零,D項錯誤。5.A解析振幅A=0.8cm=8×10-3m,ω=2πT=4πrad/s。由題知初始時(即t=0時)振子在正向最大位移處,即sinφ0=1,得φ0=π2,故振子做簡諧運動的振動方程為x=8×10-36.ABD解析根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g可以知道,在同一地點,重力加速度g為定值,故周期的二次方與其擺長成正比,A正確;彈簧振子做簡諧運動時,只有動能和勢能參與轉(zhuǎn)化,根據(jù)機械能守恒條件可以知道,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變,B正確;根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)7.ACD解析若振子的振幅為0.1m,n+12T=43s,n為非負整數(shù),則周期最大值為83s,A正確,B錯誤;若振子的振幅為0.2m,當振子按圖甲方式運動時,則12+nT=43s,n8.解析(1)由題圖振動圖像可得A=5cm,T=4s,φ0=0甲乙則ω=2π故該振子簡諧運動的表達式為x=5sinπ2t(2)由題圖可知,在t=2s時,振子恰好通過平衡位置,此時加速度為零,隨著時間的延續(xù),位移不斷變大,加速度也變大,速度不斷變小,動能不斷減小,彈性勢能逐漸增大,當t=3s時,加速度達到最大值,速度等于零,動能等于零,彈性勢能達到最大值。(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零,路程為4×5cm=20cm,前100s剛好經(jīng)過了25個周期,所以前100s振子的總位移x=0,振子的路程s=25×20cm=500cm=5m。答案(1)x=5sinπ2tcm(2)見解析(3