2022届高考物理一轮复习课时作业四十四机械振动含解析新人教版 (1)

word 文档 - 1 - / 10 机械振动 [双基巩固练] 1．[2021·某某统测](多选)下列说法正确的是( ) A．摆钟走时快了必须调短摆长，才可能使其走时准确 B．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频 C．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象 D．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌 E．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振 2．(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图所示的单摆振动情形，O 是它的平衡位置， B、C 是摆球所能到达的左右最远位置．小明通过实验测得当地重力加速度为 g2，并且根据实 验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向，g≈π2，则下列选 项正确的是( ) B．根据图乙可知开始计时时摆球在 C 点 word 文档 - 2 - / 10 C．图中 P 点向正方向振动 3．(多选)一弹簧振子的位移 y 随时间 t 变化的关系式为 yt，位移 y 的单位为 m，时间 t 的单位为 s，则( ) C．在 t＝0.2s 时，振子的运动速度最大 4．[2019·某某单科](多选)下列说法正确的是( ) A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小 D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向 5．(多选)一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知该弹簧的劲度系数为 20N/cm，则( ) word 文档 - 3 - / 10 A．图中 A 点对应的时刻振子所受的回复力大小为 5N，方向指向 x 轴的负方向 B．图中 A 点对应的时刻振子的速度方向指向 x 轴的正方向 E．在 0～4s 内振子通过的路程为 4cm 6．(多选)如图甲所示的弹簧振子(以 O 点为平衡位置在 B、C 间振动)，取水平向右的方 向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可 知，下列说法正确的是( ) A．t＝0 时，振子处在 B 位置 B．振子运动的周期为 4s C．t＝4s 时振子对平衡位置的位移为 10cm D．t E．如果振子的质量为 0.5kg，弹簧的劲度系数为 20N/cm，则振子的最大加速度大小为 400m/s2 7．(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的 受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动 的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期，若保持把手 不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示．当把手以某一速 word 文档 - 4 - / 10 度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示． 若用 T0 表示弹簧振子的固有周期，T 表示驱动力的周期，y 表示受迫振动达到稳定后砝码 振动的振幅，则 ( ) A．由图象可知 T0＝4s B．由图象可知 T0＝8s C．当 T 在 4s 附近时．y 显著增大；当 T 比 4s 小得多或大得多时，y 很小 D．当 T 在 8s 附近时，y 显著增大；当 T 比 8s 小得多或大得多时，y 很小 8．一物体在 x 轴方向上做简谐运动，简谐运动的表达式为 x＝0.12·cos πt－ π 3 m，求物 体从 xx 轴负方向运动，第一次回到平衡位置所需的时间 t. word 文档 - 5 - / 10 [综合提升练] 9. (多选)如图所示，在光滑杆下面铺一 X 可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的 弹簧振子在 B、C 两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹．已知弹簧的劲度系数为 k＝ 10N/m，振子的质量为 0.5kg，白纸移动速度为 2m/s，弹簧弹性势能的表达式 Ep＝ 1 2 ky2， 不计一切摩擦．在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法正确的是( ) A．该弹簧振子的振幅为 1m B．该弹簧振子的周期为 1s C．该弹簧振子的最大加速度为 10m/s2 D．该弹簧振子的最大速度为 2m/s E．该弹簧振子的最大速度为 5m/s 10．甲、乙两个学习小组分别利用单摆测定当地重力加速度． word 文档 - 6 - / 10 (1)甲组同学采用如图所示的实验装置． ①由于没有游标卡尺，无法测小球的直径 d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长 l，测得多组周期 T 和 l 的数据，作出 l－T2 图象，如图所示， A．实验得到的 l－T2 图象是________(选填“a”“b”或“c”)． B．小球的直径是________cm. ②在测量摆长后，测量周期时，摆球摆动过程中悬点 O 处摆线的固定点出现松动，摆长 略微变大，这将会导致所测重力加速度的数值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)． (2)乙组同学在图示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图甲所示．将摆球拉开一个 小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球在摆动过程中速度随时间变化的关系，如图 乙所示． ①由图乙可知，该单摆的周期 T＝________s. ②改变摆线长度 L 后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出 T2－L 图线(L 为摆线 长)，并根据图线拟合得到方程 T2L＋0.024) s2.由此可以得出当地的重力加速度 g＝ ________m/s2.(取π2＝9.86，结果保留 3 位有效数字)． word 文档 - 7 - / 10 课时作业(四十四) 1．解析：摆钟走时快了，说明摆钟的周期变小了，根据 T＝2π L g 可知增大摆长 L 可 以增大摆钟的周期，A 错误；挑水时为了防止水从桶中荡出，可以改变走路的步频，B 正确； 在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是受迫振动，C 错误；部队便步通过桥 梁，不能产生较强的驱动力，就避免桥梁发生共振现象，故 D 正确；当声音频率等于玻璃杯 频率时，杯子发生共振而破碎，E 正确． 答案：BDE 2．解析：由乙图可知，单摆的振动周期为 2 s．周期和频率互为倒数，所以频率为 0.5 Hz， 故 A 项正确；由乙图可知，t＝0 时位移负向最大，开始向正方向运动，而单摆向右摆动为正 方向，所以开始计时时摆球在 B 点，故 B 项错误；由振动图象可知，P 点向负方向振动，故 C word 文档 - 8 - / 10 项错误；由单摆的周期公式 T＝2π L g 可知，摆长为 L＝ gT2 4π2 ＝ g×22 4π2 ＝1.0 m，故 D 项正确． 答案：AD 3．解析：由 yt 可知，弹簧振子的振幅为 0.1 m．选项 A 正确，弹簧振子的周期为 T＝ 2π ω ＝ 2π 2.5π s＝0.8 s，选项 B 正确；在 t＝0.2 s 时，y＝0.1 m，即振子到达最高点，此时振子的 运动速度为零，选项 C 错误；只有从振子处于平衡位置或者最高点(或最低点)开始计时，经过 T 4 ＝0.2 s，振子的位移才为 A＝0.1 m，选项 D 错误；在一个周期内，振子的路程等于振幅的 4 倍，即 0.4 m，选项 E 正确． 答案：ABE 4．解析：根据单摆周期公式 T＝2π l g 可以知道，在同一地点，重力加速度 g 为定值， 故周期的平方与其摆长成正比，故选项 A 正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参 与转化，根据机械能守恒条件可以知道，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项 B 正 确；根据单摆周期公式 T＝2π l g 可以知道，单摆的周期与质量无关，故选项 C 错误；当系 统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项 D 正确；若弹簧 振子初始时刻的位置在平衡位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧 振子初始时刻的位置不在平衡位置，则无法确定，故选项 E 错误． 答案：ABD 5．解析：由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图中 A 点对应的时刻振子 所受的回复力大小为 F＝kx＝2 000 N/m×0.002 5 m＝5 N，方向指向 x 轴的负方向，并且 现在正在远离 O 点向 x 轴的正方向运动，A、B 正确；由图象可知，周期为 2 s,0～4 s 内振子 word 文档 - 9 - / 10 做了两次全振动，通过的路程是 s＝0.5 cm×4×2＝4 cm，C、D 错误，E 正确． 答案：ABE 6．解析：由图乙可知，振子做简谐振动的振幅为 10 cm，其周期 T＝4 s，t＝0 和 t＝4 s 时，振子在负的最大位移处，即图甲中的 B 位置．由于振子做变速运动，故 t＝2.5 s 时，振 子的位移应大于 5 cm，故选项 A、B 正确，C、D 错误，由 a＝－ kx m 可知，振子的最大加速度 为 400 m/s2，选项 E 正确． 答案：ABE 7．解析：由图乙可知，振子的固有周期 T0＝4 s，驱动力的周期 T＝8 s，因此 A 正确， B 错误；由共振的条件和现象可知，当外在驱动力的频率(周期)与固有频率(周期)相同或接近 时，将发生共振，受迫振动物体的振幅显著增大，因此 C 正确，而 D 错误． 答案：AC 8．解析：当 x＝－0.06 m，设该时刻为 t1 则－0.06 m＝0.12 cos πt1－ π 3 m 得：πt1 － π 3 s＝ 2 3 π s 或πt1－ π 3 s＝ 4 3 π s．又因为物体向 x 轴负方向运动，υ＜0，所以πt1－ π 3 s＝ 2 3 π s，解得 t1＝1 s．当物体第一次回到平衡位置时，设该时刻为 t2，由于物体向 x 轴正方向 运动，因此物体此时的简谐运动的相位应为 3 2 π，即πt2－ π 3 s＝ 3 2 π s，解得 t2＝ 11 6 s，Δt ＝t2－t1＝ 5 6 s. 答案： 5 6 s 9．解析：弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为 A word 文档 - 10 - / 10 ＝0.5 m，选项 A 错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动 x＝2 m，振动一个周期， 所以弹簧振子的周期为 T＝ x v ＝1 s，选项 B 正确；该弹簧振子所受最大回复力 F＝kA＝10×0.5 N＝5 N．最大加速度为 a＝ F m ＝10 m/s2，选项 C 正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为 Ep＝ 1 2 ky2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由 1 2 mv2 m＝ 1 2 kA2 可得该弹簧振子的最大速度为 vm＝ k m A＝ 5 m/s，选项 D 错误，E 正确． 答案：BCE 10．解析：(1)①单摆的周期 T＝2π l－ d 2 g ，则 l＝ g 4π2 T2＋ d 2 ，所以 l－T2 图象为直线， 其斜率 k＝ g 4π2 ，纵截距 b＝ d 2 ＞0，因此图象为 c.由图象可知， d 2 ＝0.6 cm，则小球的直径 d ＝1.2 cm. ②测量周期时，摆球摆动过程中悬点 O 处摆线的固定点出现松动，摆长略微变大，则摆 长的测量值偏小，测得的重力加速度偏小． (2)①根据简谐运动的图线知，单摆的周期 T＝2.0 s. ②根据 T＝2π L＋ d 2 g 得 T2＝ 4π2 g L＋ 2π2d g ，对比图线方程，可知图线的斜率 k＝ 4π2 g ＝ 4.04 s2/m，解得 g＝9.76 m/s2. 答案：(1)①c