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  • 2021-05-24 发布

【物理】2020届一轮复习人教版 机械振动 课时作业

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‎2020届一轮复习人教版 机械振动 课时作业 学校:__________姓名:__________班级:__________考号:__________ 1、如图所示,质量为的物体放置在质量为的物体上,与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上作简谐运动,振动过程中、之间无相对运动,设弹簧劲度系数为,当物体离开平衡位置的位移为时,、间摩擦力的大小等于( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎2、水平弹簧振子做简谐运动,如图所示。若以水平向右为坐标的正方向,振子向左经过平衡位置O点时开始计时,则振子的加速度随时间变化的图象,以下各图中正确的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎3、如图所示,AB为半径R = 2m的一段光滑圆糟,A、B两点在同一水平高度上,且AB弧长10cm。将一小球从A点由静止开始释放,则它第一次运动到B点所用时间为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎4、做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量增大为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的(  )‎ A. 频率、振幅都不变 B. 频率、振幅都改变 C. 频率不变,振幅改变 D. 频率改变,振幅不变 ‎5、如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是(   )‎ A. 两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=5∶2‎ B. 若两个受迫振动在地球上同一地点进行,则两者摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25‎ C. 图线Ⅱ的单摆若是在地面上完成的,则该摆摆长约为2m D. 若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线 ‎6、如图所示,物体A放在物体B上,B与轻弹簧相连,使它们一起在光滑水平面上的M、N两点之间做简谐运动。若从弹簧压缩到最短时开始计时(t=0),取向右为正方向,A所受静摩擦力f随时间t变化的图像正确的是( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎7、如图所示为受迫振动的演示装置,巳知单摆C、E的摆长相等;当把单摆C拉离平衡位置从静止释放后,通过水平悬绳使其余单摆也振动起来,则下列说法正确的是( )‎ A. 只有C摆、E摆的振动周期相等 B. A摆的振幅比B摆的小 C. D摆的摆动周期跟B摆相同 D. B摆的振幅大于E摆 ‎8、如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为( )‎ A. 1Hz B. 3 Hz ‎ C. 4 Hz ‎ D. 5 Hz 9、下列说法正确的是  ‎ A. 振子通过平衡位置时,动能最大,加速度最大 B. 振子速度相等的时刻,位移必相等 C. 振子速度、位移相等的连续两时刻间的时间必为周期T D. 若某一过程中振子的速率在减小,则此时振子回复力一定在增大 E. 若某一过程中振子的速率在减小,则此时加速度与速度方向一定相反 ‎10、如图所示,一根水平张紧的绳子系着5个单摆,摆长自左向右依次为、、、、;若让D先摆动起来,其周期为T.在这以后,A、B、C、E各摆的情况是(  ) ‎ A. B摆振幅最大 B. E摆振幅最大 C. C摆振动的周期为T D. A摆振动的周期大于T ‎11、一个质点在平衡位置O点附近作简谐运动,若从O点开始计时,经过3s质点第一次经过M点(如图所示).再继续运动,又经过2s它第二次经过M点,则该质点第三次经过M点所需的时间是(  )‎ A. 14 s B. 8 s C. 4 s D. 10/3 s ‎12、如图是某质点做简谐运动的振动图象。根据图象中的信息,回答下列问题( )‎ A. 质点离开平衡位置的最大距离为10cm B. 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的加速度相同 C. 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的速度相同 D. 质点在0.5s内通过的路程为一定是10cm ‎13、如图所示,四个单摆的摆长分别为摆球的质量分别为,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让球振动起来,通过水平细线迫使也振动起来,则下列说法错误的是( )‎ A. 四个单摆的周期均相同 B. 只有两个单摆的周期相同 C. 中因的质量最小,故其振幅是最大的 D. 中的振幅最大 E. 中的振幅最小 ‎14、甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示,则可知( )‎ A. 两弹簧振子完全相同 B. 两弹簧振子所受回复力最大值之比 C. 振子甲速度为零时,振子乙速度最大 D. 两振子的振动频率之比 E. 振子乙速度为最大时,振子甲速度不一定为零 ‎15、一单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,以下说法正确的是( )‎ A. 时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最小 B. 时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最小 C. 时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最大 D. 时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大 16、在海上有一种浮桶式波浪发电灯塔,其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上。密闭浮桶的内置线圈与浮筒保持相对静止,随着波浪上下起伏,线圈相对于磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中。浮桶下部始终浸没在海水中,且上部始终没有进入海水中,其外侧圆周的横截面积(如图乙中阴影部分所示)为S。‎ ‎(1)己知浸在海水中的浮桶受到竖直向上的浮力,浮力大小的表达式为F浮=ρgV排,其中海水的密度为ρ,g为重力加速度,V排为浮桶排开海水的体积。‎ a.忽海水对浮桶的阻力,试证明浮桶在重力和浮力作用下的自由振动是简谐运动,并写明回复力系数k的表达式;‎ b.若某次自由振动中的振幅为0.6m,周期为6s,且t=0时,浮桶位于振动的最低点,以向上为正方向,试写出这次振动过程的位移表达式。‎ ‎(2)已知海浪的周期始终为T=3.0s,海水的密度为ρ=103kg/m3。浮桶外侧圆周的横截面积(如图乙中阴影部分所示)为S=0.20m2。内置线圈的匝数N=200,固定磁体在线圈所处位置产生的辐向磁场的磁感应强度大小为B=0.20T,线圈直径D=0.40m,总电阻r=1.0Ω,该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连。取重力加速度g=10m/s2,且π2=10。‎ a.已知浮筒作简谐运动的固有周期公式为,其中m为振子质量,k为回复力系数。浮桶随波浪上下运动可视为受迫振动,当浮桶及线圈的总质量m为多大时,该浮桶式波浪发电机的发电功率达到最高?‎ b.若浮桶随波浪上下运动可视为受迫振动,振动的位移可表示为 ‎。试求此时灯泡的实际电功率P。‎ ‎17、如图,弹簧振子以O点为平衡位置,在相距25 cm的B、C两点间做简谐运动。规定从O点向B点运动为正方向。t = 0时,振子从P点以速度v向B点运动;t = 0.2 s时,振子速度第一次变为- v;t = 0.5 s时,振子速度第二次变为- v。‎ ‎(1)求振子振动周期T;‎ ‎(2)求振子在4.0 s内通过的路程;‎ ‎(3)从振子向正方向运动经过O点开始计时,写出振子位移随时间变化的关系式.‎ ‎18、如图所示,光滑圆弧槽半径为R,A为最低点,B球位于圆孤的圆心处,C到A的距离远远小于R,若同时释放小球B、C,小球B和C均视为质点,问:‎ ‎ (1)BC两小球中哪个小球先到达A处?‎ ‎ (2)上下移动小球B,使两小球B和C在A点相遇小球B到A点的距离h应满足什么条件?‎ ‎19、如图所示,将弹簧振子从平衡位置拉下段距离,释放后振子在A、B间振动,且AB=20cm,振子首次由A到B的时间为0.1s,求:‎ ‎(1)振子振动的振幅、周期和频率。 ‎ ‎(2)振子由A到O的时间。‎ ‎(3)振子在5s内通过的路程及位移大小。 20、在用“单摆测重力加速度”的实验中,‎ ‎(1)有下列备选器材中,需选用哪些器材较好?.__________‎ A.长1m左右的粗一点结实棉线, B.长1m左右的细棉线 ‎ C.带细孔的直径2cm左右的铁球 D. 带细孔的直径2cm左右的橡胶球 E.时钟 F.秒表 G.学生用刻度尺 H.最小刻度是毫米的米尺 ‎ ‎(2)甲同学先用米尺测得摆线长,再用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为_______cm,然后用秒表记录单摆完成50次全振动所用的时间,从图乙可读出时间为____________s。‎ ‎(3)实验中,如果摆球密度不均匀,无法确定重心位置,乙同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径。具体作法如下:①第一次悬线长为L1时,测得振动周期为T1 ②第二次增大悬线长为L2时,测得振动周期为T2 ③根据单摆周期公式可求得重力加速度为g=________。(用题给符号表示) ‎ 参考答案 ‎1、答案:D 本题考查的是对摩擦力的认识,由于两个物体一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动,则A物体所受的回复力即为静摩擦力,,,D正确; 2、答案:B ‎ 本题关键抓住简谐运动加速度与位移的关系,根据计时开始时刻的加速度及方向选择图象.‎ ‎3、答案:C 试题分析:单摆的重力加速度g与悬线得线长有关系,单摆的质量对单摆的周期、频率没有影响。小球由A点释放,小球的运动相当于单摆在运动,所以单摆的周期公式仍然使用。所以C确。‎ 考点:单摆测重力加速度 点评:知识的迁移很重要。在学习的过程中要多思、多想、多问。 4、答案:C 由单摆的周期公式可知,单摆摆长不变,则周期不变,频率不变;振幅是反映单摆运动过程中的机械能能大小的物理量,由可知,摆球经过平衡位置时的动能不变,但摆球质量改变,摆球运动时重力势能变化,因此摆球的机械能改变,从而导致振幅改变,故B正确,ACD错误;‎ 故选B。 5、答案:A 【分析】‎ 当受迫振动的频率等于单摆的固有频率,将发生共振,根据共振的频率大小,得出固有周期的大小,根据单摆的周期公式进行分析.‎ ‎【详解】若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等,因为固有频率比为2:5,则固有周期比为5:2,根据,知摆长比为25:4;故A正确,B错误;图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则固有频率为0.5Hz,则 T,解得:L=1m;故C错误;若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据,知周期大的重力加速度小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线,图线Ⅱ是地球上的单摆的共振曲线;故D错误;故选A。‎ 名师点评:解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,当驱动力的频率等于固有频率时,发生共振.以及掌握单摆的周期公式.‎ ‎6、答案:B 以AB整体为研究对象,根据牛顿第二定律得,加速度与振子位移的关系为,再以A为研究对象,得到,振子做简谐运动时,x随时间做正弦规律变化,当弹簧伸长到最短时开始记时时,t=0振子的位移为负向最大,则f为正向最大,所以图象为余弦函数,故B正确,A、C、D错误;‎ 故选B;‎ 名师点评:以AB整体为研究对象,得出加速度与振子位移的关系,再以A为研究对象,由牛顿第二定律分析f与加速度的关系,得到f与x的关系,选择图象。 7、答案:C 各个摆在C摆作用下做受迫振动,则各个摆的振动周期都等于C摆的周期,选项A错误,C正确;由于C、E的摆长相等,则E的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅最大,比B摆大。A摆的摆长更接近于C摆,则振幅比B摆大,所以C正确,ABD错误。故选C。‎ 名师点评:本题考查了受迫振动和共振的条件,要明确受迫振动的频率等于驱动力的频率,发生共振的条件是驱动力频率等于物体的固有频率. 8、答案:A 振子做受迫振动,其振动频率等于驱动力频率,则把手的转动频率为1Hz,选项A正确. 9、答案:CDE 【详解】‎ 根据简谐振动的特点可知,当振子通过平衡位置时,振子的速度最大,动能最大,而加速度等于0,故A错误;简谐振动具有周期性与对称性,当振子速度相等的时刻,位移可能相等,也可能位移的大小相等而方向相反,故B错误;根据简谐振动的特点可知,振子速度、位移相等的连续两时刻间的时间必为周期故C正确;振子的速率在减小,则动能减小、势能增加,故振子必定从平衡位置向最大位移处运动,振子的位移在增大,回复力也增大,故D正确;振子的速率在减小时,振子从平衡位置向最大位移运动,速度与位移同方向,而加速度的方向始终与位移的方向相反,所以加速度与速度方向相反。故E正确。故选CDE。‎ 名师点评:‎ 知道振子在几个特殊点的运动的特点;知道判断速度增减的方法:当速度与加速度方向相同时,速度增大;当速度与加速度方向相反时,速度减小。其次知道判断位移增减的方法:当位移与速度方向相同时,位移增大;当位移与速度方向相反时,位移减小。匀变速直线运动中一些规律性的东西是解题的关键,应当牢固掌握,比如:当速度与加速度方向相同时,速度增大;当速度与加速度方向相反时,速度减小。当位移与速度方向相同时,位移增大;当位移与速度方向相反时,位移减小。‎ ‎10、答案:AC 【详解】CD:A、B、C、E四个摆在D摆振动时产生的驱动力作用下做受迫振动;尽管A、B、C、E四个摆的摆长不同,固有周期不同;但它们做受迫振动的周期都等于D摆的振动周期。故C项正确,D项错误。‎ AB:在A、B、C、E四个摆中,B摆的摆长等于D摆的摆长,B摆的固有频率等于D摆产生的驱动力的频率,发生共振,振幅最大。故A项正确,B项错误。‎ 名师点评:物体做受迫振动时的频率(周期)等于驱动力的频率(周期);当驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体的振幅最大,出现共振现象。 11、答案:AD 【详解】若振子开始运动的方向先向左,再向M点运动,运动路线如图1所示。得到振动的周期T=4s+4×s=s,‎ 振子第三次通过M点需要经过的时间为:t=T﹣2s=s。‎ 若振子开始运动的方向向右直接向M点运动,如图2,振动的周期为T=16s,振子第三次通过M点需要经过的时间为:t=T﹣2s=14s。所以选项AD正确,BC错误 故选:AD。‎ 名师点评:振子开始运动的方向可能先向右,也可能向左,画出振子的运动过程示意图,确定振动周期,再求出振子第三次到达M点还需要经过的时间可能值. 12、答案:AC 由振动图像可知,质点离开平衡位置的最大距离为10cm,选项A正确;在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的位移等大反向,则加速度等大反向,选项B错误;在1.5s和2.5s这两个时刻,图像的斜率相同,则质点的速度相同,选项C正确;0.5s=T/8,则质点在0.5s内通过的路程为一定小于10cm,选项D错误;故选C. 13、答案:BCE AB、由题意,A做自由振动,其振动周期就等于其固有周期,而B、 C、D在A 产生的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期,所以三个单摆的振动周期相等,故A正确,B错误;‎ CDE、由于C、A的摆长相等,则C的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅振幅比B、D摆大,故D正确,DE错误;‎ 说法错误的故选BCE。‎ 名师点评:由题意A做自由振动,B、C、D做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期;C发生共振,振幅最大。 14、答案:CDE A、由振动图象读出两弹簧振子周期之比,根据周期公式分析可知,两弹簧振子不完全相同,故A错误;‎ B、由振动图象读出两振子位移最大值之比,根据简谐运动的特征,由于弹簧的劲度系数k可能不等,回复力最大值之比不一定等于2:1,故B错误;‎ C、由图看出,甲在最大位移处时,乙在平衡位置,即振子甲速度为零时,振子乙速度最大,故C正确;‎ D、两弹簧振子周期之比T甲:T乙=2:1,频率之比是f甲:f乙=1:2,故D正确;‎ E、由图示图象可知,有时振子乙速度最大,振子甲速度为零;有时振子乙速度最大,振子甲速度也最大,故E正确;‎ 故选CDE。‎ 名师点评:由振动图象读出两弹簧振子周期之比,根据周期公式分析弹簧振子是否完全相同;由图读出两振子位移最大值之比,但由于振子的劲度系数可能不等,无法确定回复力最大值之比;振子甲速度为零时,振子乙速度最大,频率与周期互为倒数;当振子乙到达平衡位置时,振子甲有两个可能的位置,一个是最大位移处,一个是平衡位置,据此作答。 15、答案:AD 试题分析:在t1时刻,摆球运动到最大位移处,速度为零,此时拉力与重力的分力之和提供向心力,因此拉力最小,A错;在t2时刻摆球运动到平衡位置,速度最大,拉力最大,同理判断t3和t4时刻,可知BC错;D对;故选D 考点:考查振动图像 点评:本题难度较小,在平衡位置速度最大,绳子的拉力和重力沿切线方向的分力提供回复力,沿半径方向上的合力提供向心力 16、答案:(1)a.见解析 b.(2)a.450kg;b.480W ‎(1)a.根据题意,设浮桶及线圈的总质量为M,在水面平衡时,排开水的体积为V0,‎ Mg=ρgV0‎ 设浮桶及线圈相对平衡位置的位移是x,‎ 可得:F回=-F浮+Mg=-ρg(V0+Sx)+ρgV0=-ρgSx 考虑到简谐运动的特征:F回=-kx 可得回复力系数k=ρgS b.简谐运动的位移表达式为 因 ‎,‎ 浮桶位于振动的最低点,以向上为正方向开始振动,则 故振动表达式为 ‎(2)a.简谐运动的周期:‎ 结合回复力系数k=ρgS,可得浮桶与线圈作简谐运动的固有周期 因驱动力周期时,波浪机械能转化为电能的效率最高时,‎ 解得m=450kg ‎ b. 由振动的位移表达式,可得 发电的最大电动势为 根据闭合电路欧姆定律,流过灯泡的电流为 ‎ 电功率为:‎ 名师点评:本题是电磁感应与简谐运动的综合,关键根据简谐运动的特征F=-kx求解k,要知道F是浮桶所受的合力,正确分析受力情况是基础. 17、答案:(1)T=1.0s (2)s=200cm (3)x=12.5sin 2πt(cm) 【分析】‎ 在t=0时刻,振子从OB间的P点以速度v向B点运动,经过0.2s它的速度大小第一次与v相同,方向相反,再经过0.5s它的速度大小第二次与v相同,方向与原来相反,质点P运动到关于平衡位置对称的位置,求出周期;由B、C之间的距离得出振幅,从而求出振子在4.0s内通过的路程;结合振子开始计时的位置,写出振子位移表达式。‎ ‎【详解】(1)根据已知条件分析得:弹簧振子振动周期:。‎ ‎(2)振幅 ‎ 振子4.0 s内通过的路程 ‎(iii)设简谐振动方程 联立可得x=12.5sin 2πt(cm) ‎ 振动图像为:‎ 名师点评:本题在于关键分析质点P的振动情况,确定P点的运动方向和周期.写振动方程时要抓住三要素:振幅、角频率和初相位。 18、答案:(1)(2)‎ ‎(1)C球可视为单摆,第一次到达A处所用的时间为T/4,则 B球做自由落液体运动,则 则 因为,故B球先到达A点。‎ ‎(2)对C球:‎ 对B球:‎ 要使两球在A点相遇,则 解得(n=0,1,2,3,…….) 19、答案:(1) 10cm 0.2s 5Hz (2)0.05s (3)1000cm 10cm ‎(1)题图可知,振子振动的振幅为10cm,‎ T=0.1s=,所以T=0.2s 由f=得f=5Hz; ‎ ‎(2)根据简谐运动的对称性可知,振子由A到O的时间与振子由O到B的时间相等,均为0.05;‎ ‎(3)设弹簧振子的振幅为A,则A=10cm。振子在1个周期内通过的路程为4A,故在t=5s=25T内通过的路程s=4A×25=1000cm。5 s内振子振动了25个周期,5末振子仍处在A点,所以振子偏离平衡位置的位移大小为10cm。‎ 名师点评:根据简谐运动的对称性可知,振子由A到B的时间与振子由B到A的时间相等,可求出周期;振子由A到O的时间与振子由O到B的时间相等,可求振子由A到O的时间;振子在1个周期内通过的路程为4A,根据周期求出5s内完成全振动的次数,可求在5s内通过的路程;位移是指相对平衡位置的位移。 20、答案: (1). (1)BCFH (2). (2)2.06 (3). 75.2 (4). (3) ‎ ‎(2)直径:主尺:2.0cm,游标尺对齐格数:6个格,读数:6×0.1mm=0.6mm=0.06cm;所以直径为:2.0+0.06=2.06cm; 秒表读数:内圈:1分钟=60s,外圈:15.2s,所以读数为:75.2s ‎(3)设摆球的重心到线与球结点的距离为r,根据单摆周期的公式:T=2π;‎ 故:T1=2π;T2=2π 联立两式解得:g= ‎

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