2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：机械振动.docx

1、2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：机械振动􀳊 基础达标􀳊1.(多选)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin 2.5t,位移y的单位为m,时间t的单位为s,则()A.弹簧振子的振幅为0.1 mB.弹簧振子的周期为0.8 sC.在t=0.2 s时,振子的运动速度最大D.在任意0.2 s时间内,振子的路程均为0.1 mE.在任意0.8 s时间内,振子的路程均为0.4 m2.(多选)一水平弹簧振子做简谐运动,周期为T,下列说法正确的是()A.若t和(t+t)时刻振子的运动速度大小相等、方向相同,则t一定是T2的整数倍B.若t和(t+t)时

2、刻振子的运动位移大小相等、方向相反,则t一定是T2的整数倍C.若t=T,则t和(t+t)时刻振子运动的加速度一定相等D.若t=T2,则t和(t+t)时刻弹簧的形变量一定相等E.若t=T2,则t和(t+t)时刻弹簧的长度一定不相等3.(多选)如图所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置做简谐运动,a、b两点是振子振动过程中经过的两点(这两点的位移不是最大),且这两点关于O点对称.若振子从b点向右运动到第一次经过a点所用的时间为1 s,振子的质量为m,经过O点的速度大小为v,则下列说法正确的是()A.振子的振动周期等于2 sB.振子经过a、b两点的速度大小相等C.振子经过a、b两点的

3、加速度相同D.振子经过a点的弹性势能大于经过b点的弹性势能E.振子振动过程中,弹簧的最大弹性势能为12mv24.(多选)如图所示为某弹簧振子在05 s内的振动图像,则下列说法中不正确的是()A.弹簧振子的周期为5 s,振幅为8 cmB.第2 s末振子的速度为零,加速度为负向最大值C.第3 s末振子的速度为正向最大值D.从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动E.第1 s末和第3 s末两个时刻振子的振动方向相反5.(多选)一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示,已知该弹簧的劲度系数为20 N/cm,则()A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N,方向指向x轴的负方向B.图中A点对应

4、的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向C.在04 s内振子做了1.75次全振动D.在04 s内振子通过的路程为3.5 cmE.在04 s内振子通过的路程为4 cm6.(多选)如图所示,在光滑杆下面铺一张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=10 N/m,振子的质量为0.5 kg,白纸移动速度为2 m/s,弹簧振子弹性势能的表达式为Ep=12ky2,不计一切摩擦.在一次弹簧振子振动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1 mB.该弹簧振子的周期为1.4 sC.该弹簧振子的最大加速度为

5、10 m/s2D.该弹簧振子的最大速度为2 m/s􀳊 技能提升􀳊7.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、l2,摆球的质量分别为2m、2m、m、m2,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上.现让A球振动起来,通过水平细线迫使B、C、D也振动起来,则下列说法不正确的是()A.A、B、C、D四个单摆的周期相同B.只有A、C两个单摆的周期相同C.B、C、D中因D的质量最小,故其振幅是最大的D.B、C、D中C的振幅最大E.B、C、D中C的振幅最小8.(多选)如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子,转动摇把,曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把

6、,让振子自由振动,测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把,转速为240 r/min.则下列说法不正确的是()A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5 sB.当振子稳定振动时,它的振动频率是4 HzC.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大D.当转速增大时,弹簧振子的振幅减小E.弹簧振子的振幅与转速无关9.(多选)如图所示,把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中,小球在O点时,弹簧处于原长,A、B为关于O对称的两个点.现在使小球带上负电,并让小球从B点由静止释放,则下列说法不正确的是()A.小球仍然能在A、B点间做简谐运动,O点是其平衡位置B.小球从B点运动到A点的过程中,

7、动能一定先增大后减小C.小球仍然做简谐运动D.小球从B点运动到A点,其动能的增加量一定等于电势能的减少量E.小球在运动过程中机械能守恒10.(多选)如图所示,房顶上固定的一根长2.5 m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下,细线下端系了一个小球(可视为质点).打开窗子,让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅摆动,窗上沿到房顶的高度为1.6 m,不计空气阻力,g取10 m/s2,则小球从最右端运动到最左端的时间不可能为()A.0.2 s B.0.4 s C.0.6 s D.0.8 s E.1.2 s11.(多选)将一单摆向右拉至水平标志线上,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向左摆动,

8、用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,摆球从最高点M摆至左边最高点N.以下说法正确的是()A.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为41B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为21C.摆球经过最低点时,线速度不变,半径减小,摆线张力变大D.摆球经过最低点时,角速度不变,半径减小,摆线张力变大12.(多选)简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图甲所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置位移的正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图乙所示.下列说法正确的是()A.

9、弹簧振子的周期为4 sB.弹簧振子的振幅为10 cmC.t=17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cmD.若纸带运动的速度为2 cm/s,则振动图线上1 s和3 s对应的两点间的距离是4 cm􀳊 挑战自我􀳊13.(多选) 如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,则下列说法中正确的是()A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆球的振幅比乙摆球的大C.甲摆球的机械能比乙摆球的大D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆球E.由图像可以求出当地的重力加速度14.(多选)某实验小组在研究单摆时改进了实验方案,将一力传感器连接到计算机上.图甲中O点为单摆的固定悬点

10、,现将摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态.由静止释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,其中B点为最低位置,AOB=COB=,小于5且大小未知,同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示(图中所标字母均为已知量),且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻.已知摆长为l,重力加速度为g.根据题中(包括图中)所给的信息,下列说法正确的是()A.该单摆的周期为t2B.可求出摆球的质量C.不能求出摆球在最低点B时的速度大小D.若在地球的两极做该实验,则测得单摆的周期最大参考答案1.ABE【解析】 由y=0.1sin 2.5t可知,弹簧振子的振幅为0

11、.1 m,选项A正确;弹簧振子的周期为T=2=22.5 s=0.8 s,选项B正确;在t=0.2 s时,y=0.1 m,即振子的位移最大,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T4=0.2 s,振子的路程才为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.2.CDE【解析】 设水平弹簧振子的振动图像如图所示.A、B两点的速度大小相等、方向相同,但A、B两点的时间间隔tn2T(n=1,2,3,),A错误;A、B两点的位移大小相等、方向相反,但tn2T(n=1,2,3,),B错误;根据简谐运动的周

12、期性可知,时间间隔t=T的两时刻,振子的位移相同、加速度相同,时间间隔t=T2的两时刻,振子的位移大小相等,由于是水平弹簧振子,故弹簧的形变量相等,C、D正确;A、C两点的时间间隔t=T2,振子在A点与C点的位移大小相等、方向相反,若在A点弹簧是伸长的,则在C点弹簧是压缩的,反之亦然,所以在A、C两点弹簧的形变量大小相同,而弹簧的长度不相等,E正确.3.ABE【解析】 根据对称性可知,振子从a点开始向左到最左端的时间和从b点向右到最右端的时间相等,故振子振动半个周期的时间为1 s,因此振子振动的周期为2 s,A正确;根据运动的对称性可知,振子经过a、b两点的速度大小、加速度大小和弹性势能相等,

13、但加速度的方向相反,B正确,C、D错误;振子振动过程中机械能守恒,故弹簧的最大弹性势能等于振子经过O点的动能,为12mv2,E正确.4.ABD【解析】 由图像知,周期T=4 s,振幅A=8 cm,A错误;第2 s末振子到达负向最大位移处,速度为零,加速度为正向最大值,B错误;第3 s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且沿正方向运动,C正确;从第1 s末到第2 s末振子从平衡位置向负向最大位移处运动,速度逐渐减小,做减速运动,D错误;第1 s末振子沿负方向运动,第3 s末振子沿正方向运动,E正确.5.ABE【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

14、力大小为F=kx=2000 N/m0.002 5 m=5 N,方向指向x轴的负方向,并且正在远离O点沿x轴的正方向运动,A、B正确;由图像可知,周期为2 s,04 s内振子做了两次全振动,通过的路程为s=0.5 cm42=4 cm,C、D错误,E正确.6.BC【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=0.5 m,选项A错误;由图线可知,白纸每移动x=2.8 m,振子振动一个周期,所以弹簧振子的周期为T=xv=1.4 s,选项B正确;该弹簧振子所受最大回复力F=kA=100.5 N=5 N,最大加速度为a=Fm=10 m/s2,选项C正确;根据题述弹簧弹性势

15、能的表达式为Ep=12ky2,弹簧振子振动过程中满足机械能守恒定律,由12mvm2=12kA2可得该弹簧振子的最大速度为vm=kmA=5 m/s,选项D错误.7.BCE【解析】 在A的驱动下,B、C、D均做受迫振动,受迫振动的频率均与驱动力的频率(A的固有频率)相等,与各自的固有频率无关,选项A正确,B错误.判断能否达到最大振幅,即实现共振,取决于f固是否与f驱相等.对于单摆而言,固有频率与摆球质量无关,所以不必考虑摆球的质量.在B、C、D中,只有C的固有频率等于驱动力的频率,所以在B、C、D中C的振幅最大,选项C、E错误,D正确.8.ACE【解析】 摇把匀速转动的频率f=n=24060 Hz

16、=4 Hz,周期T=1f=0.25 s,当振子稳定振动时,它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等,A错误,B正确.当摇把转速增大时,其频率将更远离振子的固有频率2 Hz,弹簧振子的振幅将减小,C、E错误,D正确.9.ABE【解析】 小球在匀强电场中受到水平向左的电场力,设该电场力大小为F0,小球合力为零的位置应该在O点左侧,设该点为O1,O1、O点的间距为x0,弹簧劲度系数为k,则F0=kx0,取水平向右为正方向,当小球从O1点向右运动的位移为x时,回复力F=-F0+k(x0-x)=-kx,所以小球会以O1点为平衡位置做简谐运动,选项A错误,C正确;因为不知道A点与平衡位置O1点的位置关

17、系,所以小球从B点运动到A点的过程中,不能确定动能如何变化,选项B错误;小球做简谐运动的过程中,小球的动能、电势能及弹簧的弹性势能之和守恒,小球从B点运动到A点,弹簧的弹性势能不变,所以小球动能的增加量一定等于电势能的减少量,选项D正确,E错误.10.ACD【解析】 小球开始摆动的摆长为2.5 m,碰到窗上沿后摆动的摆长为0.9 m,在半个周期内,小球以两个摆长各摆了四分之一个周期,小球在右侧运动四分之一周期,用时为t1=1422.510 s=0.25 s,小球在左侧运动四分之一周期,用时为t2=1420.910 s=0.15 s,所以小球摆动的周期为0.8 s,故小球从最右端运动到最左端的可

18、能时间为0.8n s+0.4 s,n=0,1,2,故B、E正确.11.AC【解析】 频闪照片拍摄的时间间隔一定,由图可知,摆线与障碍物碰撞前后的周期之比为21,根据单摆的周期公式T=2Lg可知,摆长之比为41,故A正确,B错误;摆球经过最低点时,线速度不变,运动半径变小,根据F-mg=mv2r可知,张力变大,根据v=r可知,角速度增大,故C正确,D错误.12.ABD【解析】 周期是振子完成一次全振动的时间,由图像可知,弹簧振子的周期为T=4 s,故A正确;振幅是振子离开平衡位置的最大距离,由图像可知,弹簧振子的振幅为10 cm,故B正确;振子的周期为4 s,由周期性知,t=17 s时振子相对平

19、衡位置的位移与t=1 s时振子相对平衡位置的位移相同,为0,故C错误;若纸带运动的速度为2 cm/s,则振动图像上1 s和3 s对应的两点间的距离是s=vt=2 cm/s2 s=4 cm,故D正确.13.ABD【解析】 由振动图像可以看出,甲摆球的振幅比乙摆球的大,两单摆的振动周期相同,根据单摆周期公式T=2Lg可知,甲、乙两单摆的摆长相等,但不知道摆长是多少,不能计算出重力加速度g,故A、B正确,E错误;两摆球的质量未知,所以两摆球的机械能无法比较,故C错误;在t=0.5 s时,乙摆球有负向最大位移,即有正向最大加速度,而甲摆球的位移为零,加速度为零,故D正确.14.AB【解析】 由图像可知,单摆的周期T=t2,故A正确;在B点时拉力F有最大值,根据牛顿第二定律得Fmax-mg=mv2l,在A、C两点时拉力F有最小值,Fmin=mgcos ,由A点到B点,根据机械能守恒定律得mgl(1-cos )=12mv2,解得摆球的质量m=Fmax+2Fmin3g,在B点时的速度v= 2(Fmax-Fmin)glFmax+2Fmin,故B正确,C错误;地球的两极重力加速度最大,若在地球的两极做该实验,单摆周期为T=2lgmax,所以测得单摆的周期最小,故D错误.