高考一輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)練習(xí)物理課時(shí)規(guī)范練21機(jī)械振動(dòng)

課時(shí)規(guī)范練21機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(多選)(簡諧運(yùn)動(dòng)的特征)(2020河北石家莊質(zhì)檢)關(guān)于簡諧運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是()A.在彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力表達(dá)式F=kx中,F為振動(dòng)物體所受的合外力,k為彈簧的勁度系數(shù)B.物體的速度再次相同時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間一定是一個(gè)周期C.位移的方向總跟加速度的方向相反,跟速度的方向相同D.水平彈簧振子在簡諧振動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能的和是不變的2.(多選)(受迫振動(dòng))如圖甲所示在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺,a、c擺的擺長相同且小于b擺的擺長。當(dāng)a擺振動(dòng)的時(shí)候,通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動(dòng)力,使其余各擺也振動(dòng)起來。圖乙是c擺穩(wěn)定以后的振動(dòng)圖像,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則()A.a、b、c單擺的固有周期關(guān)系為Ta=Tc<TbB.b、c擺振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),c擺振幅較大C.達(dá)到穩(wěn)定時(shí)b擺的振幅最大D.由圖乙可知,此時(shí)b擺的周期小于t03.(多選)(簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像)(2020山東菏澤模擬)有一個(gè)在y方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,其振動(dòng)圖像如圖所示。下列關(guān)于圖甲、乙、丙、丁的判斷不正確的是(選項(xiàng)中v、F和a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)()A.甲可作為該物體的vt圖像 B.乙可作為該物體的Ft圖像C.丙可作為該物體的Ft圖像 D.丙可作為該物體的at圖像4.(單擺的周期公式)如圖所示,一單擺懸于O點(diǎn),擺長為L,若在過O點(diǎn)的豎直線上的O'點(diǎn)釘一個(gè)釘子,使OO'=L2,將單擺拉至A處釋放,小球?qū)⒃贏、B、C間來回振動(dòng),若振動(dòng)中擺線與豎直方向夾角小于5°,則此擺的周期是(A.2πLg B.2πC.Lg+L2g D5.(簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像)如圖所示為一彈簧振子在水平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)的xt圖像,則下列說法正確的是()A.t1時(shí)刻和t2時(shí)刻具有相同的動(dòng)能和動(dòng)量B.t2到1.0s時(shí)間內(nèi)加速度變小,速度減小C.彈簧振子的振動(dòng)方程是x=110sinπtD.t2等于3t16.(簡諧運(yùn)動(dòng)的證明)(2020山東青島期末)如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,彈簧上端與質(zhì)量為m的物塊相連,開始時(shí)物塊在O處保持靜止?，F(xiàn)用豎直向下的外力壓物塊,彈簧始終在彈性限度內(nèi),然后撤去外力,物塊開始運(yùn)動(dòng),試證明撤去外力后物塊的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。7.(簡諧運(yùn)動(dòng)的特征)(2020北京高三三模)機(jī)械能包括動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能,如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,力傳感器一端固定在固定鐵架臺(tái)的橫梁上,另一端與輕彈簧相連,輕彈簧下端懸掛重物,把重物向下拉開適當(dāng)距離由靜止釋放,使其在豎直方向上運(yùn)動(dòng),彈簧不超過彈性限度,不計(jì)空氣阻力。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈力大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,最大拉力為Fm,最小拉力為0,周期為2T,重力加速度為g。(1)求重物的質(zhì)量m;(2)以運(yùn)動(dòng)過程的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn),定性作出重力勢(shì)能隨時(shí)間變化的圖像;(3)定性作出重物的動(dòng)能隨時(shí)間變化的圖像。素養(yǎng)綜合練8.如圖甲所示,一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng),T形支架的下面系著一個(gè)由彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)。圓盤靜止時(shí),讓小球做簡諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖像如圖乙所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球做受迫振動(dòng)。下列說法正確的是()A.小球振動(dòng)的固有頻率是4HzB.小球做受迫振動(dòng)時(shí)周期一定是4sC.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在4s附近時(shí),小球振幅顯著增大D.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在4s附近時(shí),小球振幅顯著減小9.(多選)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)不強(qiáng)烈,切斷電源,飛輪的轉(zhuǎn)速逐漸慢下來,在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng),此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢,機(jī)器的振動(dòng)也隨之減弱,在機(jī)器停下來之后若重新啟動(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,在這一過程中()A.機(jī)器不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)B.機(jī)器還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)C.若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng),強(qiáng)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)生強(qiáng)烈振動(dòng),強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度不為ω010.(2020山東德州高三一模)用圖甲所示的裝置可以測(cè)量物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,用裝有墨水的小漏斗和細(xì)線做成單擺,水平紙帶中央的虛線在單擺平衡位置的正下方。物體帶動(dòng)紙帶一起向左運(yùn)動(dòng)時(shí),讓單擺小幅度前后擺動(dòng),于是在紙帶上留下如圖所示的徑跡。圖乙為某次實(shí)驗(yàn)中獲得的紙帶的俯視圖,徑跡與中央虛線的交點(diǎn)分別為A、B、C、D,用刻度尺測(cè)出A、B間的距離為x1,C、D間的距離為x2。已知單擺的擺長為L,重力加速度為g,則此次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的物體的加速度為()A.(x2-C.(x2-11.如圖所示,一輕質(zhì)彈簧下端系一質(zhì)量為m的書寫式激光筆,組成一彈簧振子,并將其懸掛于教室內(nèi)一體機(jī)白板的前方。使彈簧振子沿豎直方向上下自由振動(dòng),白板以速率v水平向左勻速運(yùn)動(dòng),激光筆在白板上留下如圖所示的書寫印跡,圖中相鄰豎直虛線的間隔均為x0(未標(biāo)出),印跡上P、Q兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)為y0和y0。忽略空氣阻力,重力加速度為g,則()A.該彈簧振子的振幅為2y0B.該彈簧振子的振動(dòng)周期為3C.激光筆在留下P、Q兩點(diǎn)時(shí)加速度相同D.激光筆在留下PQ段印跡的過程中,彈簧彈力對(duì)激光筆做功為2mgy012.(2020山東滕州高二月考)如圖甲所示,在光滑的斜面上有一滑塊,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端與滑塊相連,下端與斜面上的固定擋板連接,在彈簧與擋板間有一力傳感器(壓力顯示為正值,拉力顯示為負(fù)值),能將各時(shí)刻彈簧中的彈力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示出Ft圖像,現(xiàn)用力將滑塊沿斜面下壓一段距離,放手后滑塊將在光滑斜面上做簡諧運(yùn)動(dòng),此時(shí)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖乙所示的圖像。(1)滑塊做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是由提供的;

(2)由圖乙所示的Ft圖像可知,滑塊做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為s;

(3)結(jié)合Ft圖像的數(shù)據(jù)和題目中已知條件可知,滑塊做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為。

13.如圖所示,質(zhì)量為m的物體被放到勁度系數(shù)為k的彈簧上,并使其在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)振幅為A時(shí),物體對(duì)彈簧的最大壓力是物體重力的1.5倍,重力加速度為g。則該簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置離O點(diǎn)(彈簧處于原長時(shí)其上端的位置)的距離為;振動(dòng)過程中物體對(duì)彈簧的最小壓力為;要使物體在振動(dòng)過程中不離開彈簧,振幅不能超過。

參考答案課時(shí)規(guī)范練21機(jī)械振動(dòng)1.AD簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力表達(dá)式為F=kx,對(duì)于彈簧振子而言,F為振動(dòng)物體所受的合外力,k為彈簧的勁度系數(shù),故A正確;一個(gè)周期內(nèi)在平衡位置兩邊有兩次速度大小和方向完全相同,故質(zhì)點(diǎn)速度再次與零時(shí)刻速度相同時(shí),時(shí)間可能為一個(gè)周期,也可能小于一個(gè)周期,故B錯(cuò)誤;位移方向總跟加速度方向相反,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過同一位置,位移方向總是由平衡位置指向質(zhì)點(diǎn)所在位置,而速度方向有兩種,可能與位移方向相同,也可能與位移方向相反,故C錯(cuò)誤;水平彈簧振子在做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí),只有彈簧的彈力做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則動(dòng)能和勢(shì)能的和不變,故D正確。2.AB單擺周期公式T=2πLg,知固有周期關(guān)系為Ta=Tc<Tb,故A正確;因?yàn)門a=Tc,所以c擺共振,達(dá)到穩(wěn)定時(shí),c擺振幅較大,b擺的振幅最小,故B正確,C錯(cuò)誤;受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,所以三個(gè)單擺的頻率相同,周期相同,故D3.AB因?yàn)镕=kx,a=kxm,故圖丙可作為Ft、at圖像;而v隨x增大而減小,故vt圖像應(yīng)為圖乙。選項(xiàng)C、D正確,A、B錯(cuò)誤,本題選不正確的,故選A、B4.DT=T12+T22=πLg5.C由xt圖像知,t1時(shí)刻和t2時(shí)刻振子的速度大小相等、方向相反,彈簧振子具有相同的動(dòng)能,動(dòng)量大小相等,方向相反,A錯(cuò)誤;由題圖知t2到1.0s時(shí)間內(nèi)位移變小,則加速度變小,速度增大,B錯(cuò)誤;由題圖知彈簧振子振動(dòng)周期T=2.0s,則ω=2πT=πrad/s,故振動(dòng)方程為x=Asinωt=110sinπt(m),C正確;由三角函數(shù)知識(shí)可知,t2為5t6.答案見解析解析取豎直向下方向?yàn)檎较?以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,如圖所示.設(shè)物塊在平衡位置O點(diǎn),彈簧的壓縮量為x0,有mg=kx0,當(dāng)物塊向下離開O點(diǎn)位移為x時(shí),有F回=mgk(x0+x),解得F回=kx,滿足簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特征,所以物塊的運(yùn)動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng)。7.答案(1)Fm2g(2)見解析解析(1)根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性,在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)所受合力大小相等,方向相反,因此Fmmg=mg,則物體的質(zhì)量m=Fm(2)由于重物在豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)刻在最高點(diǎn),重力勢(shì)能最大,重力勢(shì)能隨時(shí)間變化的周期也是2T,圖像如圖所示。(3)t=0時(shí)刻在最高點(diǎn),動(dòng)能為零,由于動(dòng)能沒有方向性,故動(dòng)能變化的周期為T,圖像如圖所示。8.C從振動(dòng)圖像可以看出小球振動(dòng)的固有周期為4s,固有頻率為0.25Hz,A錯(cuò);小球在做受迫振動(dòng)時(shí)的頻率決定于圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率,B錯(cuò);驅(qū)動(dòng)力頻率(周期)與固有頻率(周期)相同時(shí),振幅最大,C對(duì),D錯(cuò)。9.BD從以角速度ω0轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來,在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng),說明機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等,發(fā)生了共振,在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從0較緩慢地增大到ω0這一過程中,一定會(huì)出現(xiàn)機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等即發(fā)生共振的現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤,B正確;由“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)不強(qiáng)烈”可知,若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng),強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度不為ω0,故C錯(cuò)誤,D正確。10.B由題意可知,AB段、BC段、CD段的時(shí)間相等且都等于單擺的半個(gè)周期,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得x2x1=2aT22,其中T為單擺周期,則T=2πLg,聯(lián)立解得a=(x2-x1)g2π211.D白板勻速運(yùn)動(dòng),振子振動(dòng)的周期等于記錄紙運(yùn)動(dòng)位移2x0所用的時(shí)間,則周期T=2x0v,振幅為A=y0,故A、B錯(cuò)誤;加速度是矢量,激光筆在留下P、Q兩點(diǎn)時(shí)加速度大小相等,方向相反,故C錯(cuò)誤;在激光筆留下PQ段印跡的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理可知,合外力做功為零,重力做正功2mgy0,故彈力對(duì)物塊做負(fù)功,為2mgy0,12.答案(1)彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力(或彈簧彈力、重力和斜面支持力的合力)(2)0.4(3)F解析(1)對(duì)滑塊進(jìn)行受力分析,滑塊的合力為彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力,合力提供回復(fù)力。(2)由題圖可以看出周期為0.4s。(3)根據(jù)胡克定律有F1=kx,F2=kx',振幅d=x+13.答案mgk0.5mg2解析物體處于平衡位置時(shí),有mg=kx,所以離O點(diǎn)的距離為x=mgk振動(dòng)過程中物體對(duì)彈簧的