【物理】2020届一轮复习人教版 机械振动 课时作业 15页

‎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= ‎