2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第14章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波第1講機(jī)械振動(dòng)課時(shí)作業(yè)含解析新人教版

1、第1講 機(jī)械振動(dòng)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共11小題，每小題6分，共66分。其中 13題為單選，411題為多選)1(2019上海楊浦高三下學(xué)期調(diào)研)一彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()a若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值b振子通過平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大c振子每次通過平衡位置時(shí)，加速度相同，速度也相同d振子每次通過同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同答案d解析彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與位移方向總是相反，若位移為負(fù)值，加速度一定為正值，而速度可能為正值，也可能為負(fù)值，故a錯(cuò)誤。振子每次通過平衡位置時(shí)，加速度為零，由于速度有兩種方向

2、，所以速度大小相同，方向可能不同，故b、c錯(cuò)誤。振子每次通過同一位置時(shí)，位移相同，回復(fù)力相同，加速度一定相同，速度大小相同，方向可能不同，故d正確。2下列說法正確的是()a做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)速度為正時(shí)，位移一定為負(fù)，加速度一定為正b在受迫振動(dòng)中，物體振動(dòng)的頻率不一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率c擺鐘偏快時(shí)可增加擺長進(jìn)行校準(zhǔn)d做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振動(dòng)的頻率有關(guān)答案c解析 做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)速度為正時(shí)，位移可能為正，也可能為負(fù)，加速度可能為正，也可能為負(fù)，a錯(cuò)誤；物體做受迫振動(dòng)時(shí)，物體振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故b錯(cuò)誤；擺鐘偏快時(shí)，周期偏小，根據(jù)t2 可知，可增加擺長進(jìn)行校準(zhǔn)，c正確；做簡諧運(yùn)

3、動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振動(dòng)的振幅有關(guān)，與頻率無關(guān)，d錯(cuò)誤。3(2019北京東城二模)如圖，細(xì)繩一端固定于懸掛點(diǎn)o，另一端系一小球。在懸掛點(diǎn)正下方a點(diǎn)處釘一個(gè)釘子。小球從b點(diǎn)由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)c的時(shí)間為t1，從c點(diǎn)向右擺到最高點(diǎn)的時(shí)間為t2。擺動(dòng)過程中，如果擺角始終小于5，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()at1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率變小bt1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率變小ct1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率不變dt1t2，擺線碰釘子的瞬間，小球的速率不變答案c解析因擺角始終小于5，則小球在釘子兩邊擺動(dòng)時(shí)均可看做單擺，因?yàn)樵谧髠?cè)擺動(dòng)時(shí)擺長較長，根據(jù)t2 可知周期較大，

4、因擺球在釘子兩邊擺動(dòng)的時(shí)間t1、t2均為對應(yīng)擺周期的，可知t1t左t右t2；擺線碰釘子的瞬間，由于水平方向受力為零，可知小球的速率不變。故選c。4如圖甲所示的彈簧振子(以o點(diǎn)為平衡位置在b、c間振動(dòng))，取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動(dòng)曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是()at0時(shí)，振子處在b位置b振子運(yùn)動(dòng)的周期為4 sct4 s時(shí)振子對平衡位置的位移為10 cmdt2.5 s時(shí)振子對平衡位置的位移為5 cme如果振子的質(zhì)量為0.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)為20 n/cm，則振子的最大加速度大小為400 m/s2答案abe解析由圖乙可知，振子做簡諧振

5、動(dòng)的振幅為10 cm，其周期t4 s，t0和t4 s時(shí)，振子在負(fù)的最大位移處，即圖甲中的b位置，由于振子做變速運(yùn)動(dòng)，故t2.5 s時(shí)，振子的位移應(yīng)大于5 cm，故a、b正確，c、d錯(cuò)誤；由a可知，振子的最大加速度大小為400 m/s2，e正確。5一彈簧振子沿x軸振動(dòng)，振幅為4 cm，振子的平衡位置位于x軸上的o點(diǎn)。圖甲上的a、b、c、d為四個(gè)不同的振動(dòng)狀態(tài)；黑點(diǎn)表示振子的位置，黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向，圖乙給出的四條振動(dòng)圖線，可用于表示振子的振動(dòng)圖象的是()a若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t0，則圖象為b若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t0，則圖象為c若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t0，則圖象為d若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t0，則圖象為答案ad解析振子

6、在狀態(tài)a時(shí)t0，此時(shí)的位移為3 cm，且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，故a正確；振子在狀態(tài)b時(shí)t0，此時(shí)的位移為2 cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，b錯(cuò)誤；振子在狀態(tài)c時(shí)t0，此時(shí)的位移為2 cm，c錯(cuò)誤；振子在狀態(tài)d時(shí)t0，此時(shí)的位移為4 cm，速度為零，故d正確。6(2019江西九校重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三第一次聯(lián)考)甲、乙兩位同學(xué)利用假期分別在兩個(gè)地方做“用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)”，回來后共同繪制了t2l圖象，如圖甲中a、b所示，此外甲同學(xué)還順便利用其實(shí)驗(yàn)的單擺探究了受迫振動(dòng)，并繪制了單擺的共振曲線，如圖乙所示，那么下列說法中正確的是()a單擺的固有周期由擺長和所處環(huán)境的重力加速度共同決定b由圖甲分析可知a圖象

7、所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)重力加速度較大c若將單擺放入繞地穩(wěn)定飛行的宇宙飛船中，則無法利用單擺測出飛船軌道處的引力加速度d由圖乙可知，甲同學(xué)探究受迫振動(dòng)的單擺擺長為8 cme如果甲同學(xué)增大擺長，他得到的共振曲線的峰值將向左移動(dòng)答案ace解析單擺的固有周期公式為t2 ，l為擺長，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，故a正確；根據(jù)t2得：t2，所以t2l圖象的斜率k，圖甲中a圖象的斜率大于b圖象的斜率，故a圖象對應(yīng)的重力加速度較小，故b錯(cuò)誤；若將單擺放入繞地穩(wěn)定飛行的宇宙飛船中，單擺小球處于完全失重狀態(tài)，只受重力，不能在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)，故c正確；由圖乙可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為0.5 hz時(shí)，擺球發(fā)生共振，故系統(tǒng)的固有頻率

8、為0.5 hz，固有周期t s2 s，根據(jù)t2 ，解得擺長l1 m，故d錯(cuò)誤；根據(jù)t2 ，若在同一地點(diǎn)增長擺長，則單擺固有周期變大，固有頻率變小，則發(fā)生共振時(shí)的驅(qū)動(dòng)力頻率變小，共振峰向左移動(dòng)，故e正確。7(2019安徽模擬)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是()a甲、乙兩單擺的擺長相等b甲擺的振幅比乙擺的大c甲擺的機(jī)械能比乙擺的大d在t0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺e由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却鸢竌bd解析由題圖可知，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)重力加速度g相同，由單擺的周期公式t2得知，甲、乙兩單擺的擺長相等，a正確；甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7

9、 cm，則甲擺的振幅比乙擺大，b正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長相等，但由于兩擺的擺球質(zhì)量未知，故無法比較機(jī)械能的大小，c錯(cuò)誤；在t0.5 s時(shí)，甲擺經(jīng)過平衡位置，振動(dòng)的加速度為零，而乙擺的位移為負(fù)的最大，則乙擺具有正向最大加速度，d正確；由單擺的周期公式t2 得g，由于不知道單擺的擺長，所以不能求得重力加速度，e錯(cuò)誤。8在“用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣取钡膶?shí)驗(yàn)中，下列做法正確的是()a應(yīng)選擇伸縮性小、盡可能長的細(xì)線做擺線b用刻度尺測出細(xì)線的長度并記為擺長lc在小偏角下讓小球在豎直面內(nèi)擺動(dòng)d測量擺球周期時(shí)，應(yīng)選擇擺球經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，測量50次全振動(dòng)的時(shí)間t，則單擺的周期te多次改變擺線

10、的長度l，測量對應(yīng)的周期t，作t2l圖象，得到圖象的斜率值約為4答案ace解析單擺的懸點(diǎn)到小球重心的距離為擺長，并非只是擺線的長度，b錯(cuò)誤；單擺的周期等于一次全振動(dòng)所用時(shí)間，即t，d錯(cuò)誤；由t2可得，t2l，故t2l圖象斜率約為4，e正確；a、c說法正確。9(2019唐山模擬)關(guān)于受迫振動(dòng)和共振，下列說法正確的是()a火車過橋時(shí)限制速度是為了防止火車發(fā)生共振b若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 hz，則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5 hzc當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大d一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時(shí)，同一振幅對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力頻率一定有兩個(gè)e受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒答案bcd解析火車過橋

11、時(shí)限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，a錯(cuò)誤；對于一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)，若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 hz，則振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率也一定為5 hz，b正確；由共振的定義可知，c正確；由共振曲線可知，d正確；受迫振動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，e錯(cuò)誤。10.如圖所示，甲、乙兩木塊疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和m，甲木塊與乙木塊之間的最大靜摩擦力為fm，乙木塊與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子，為使甲木塊和乙木塊在振動(dòng)過程中不發(fā)生相對滑動(dòng)，則()a它們的振幅不能大于ab它們的振幅不能大于ac它們的最大加速度不能大于d它們的最大加速度不能大于答案bd解析當(dāng)甲木塊和乙木塊在振動(dòng)過程中恰好不發(fā)生相對

12、滑動(dòng)時(shí)，甲、乙兩木塊間靜摩擦力在最大位移處達(dá)到最大。根據(jù)牛頓第二定律，以甲木塊為研究對象，最大加速度a，c錯(cuò)誤，d正確；以甲、乙兩木塊整體為研究對象，ka(mm)a，代入a得，a，a錯(cuò)誤，b正確。11(2015山東高考)如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.1sin(2.5t) m。t0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t0.6 s時(shí)，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判斷正確的是()ah1.7 mb簡諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8 sc0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2 mdt0.4 s時(shí)，

13、物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反答案ab解析由小物塊的運(yùn)動(dòng)方程可知，2.5，t0.8 s，故b正確。0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)了個(gè)周期，故路程應(yīng)為0.3 m，c錯(cuò)誤。t0.4 s時(shí)物塊運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期，正向下運(yùn)動(dòng)，與小球運(yùn)動(dòng)方向相同，故d錯(cuò)誤。t0.6 s時(shí)，物塊的位移y0.1 m，小球下落距離hgt21.8 m，由題圖可知，hhy1.7 m，故a正確。二、非選擇題(本題共3小題，共34分)12(10分)(2015天津高考)某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。(1)為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是_。a組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球b組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線c實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)d擺長

14、一定的情況下，擺的振幅盡量大(2)如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m的單擺。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn)，測出單擺的周期t1；然后保持懸點(diǎn)位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn)，并測出單擺的周期t2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上的兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離l。用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g_。答案(1)bc(2)解析(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用密度大、體積小的擺球，a項(xiàng)錯(cuò)誤；擺線應(yīng)選用不易伸縮的輕線，b項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)

15、擺球應(yīng)在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，而不能做成圓錐擺，c項(xiàng)正確；擺長一定的情況下，擺角不能超過5度，因此擺的振幅不能過大，d項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)由單擺周期公式得t12 ，t22 ，解得g。13(12分)(2019武漢三模)地心隧道是根據(jù)凡爾納的地心游記所設(shè)想出的一條假想隧道，它是一條穿過地心的筆直隧道，如圖所示。假設(shè)地球的半徑為r，質(zhì)量分布均勻，地球表面的重力加速度為g。已知均勻球殼對殼內(nèi)物體引力為零。(1)不計(jì)阻力，若將物體從隧道口靜止釋放，試證明物體在地心隧道中的運(yùn)動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng)；(2)理論表明：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的周期t2 ，其中，m為振子的質(zhì)量，物體的回復(fù)力為fkx，求物體從隧道一端靜止釋放后到達(dá)另一端需

16、要的時(shí)間t(地球半徑r6400 km，地球表面的重力加速度為g10 m/s2)。答案(1)證明見解析(2)41.9 min解析(1)物體在地表時(shí)重力近似等于萬有引力，有：mgmr3以地心為位移起點(diǎn)，設(shè)某時(shí)刻物體的位移為x，則半徑為|x|的球的質(zhì)量m|x|3，由于均勻球殼對殼內(nèi)物體引力為零，則此時(shí)物體所受引力(與x反向)fg聯(lián)立可得：fx，為常數(shù)，即該物體的運(yùn)動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng)。(2)由fkx，fx，得k，代入t2得，該物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為：t2 物體從隧道口一端靜止釋放后到達(dá)另一端所用的時(shí)間為半個(gè)周期，則有：t 地球半徑r6400 km6.4106 m，地表重力加速度為g10 m/s2，3.14，代入數(shù)據(jù)可得：t2512 s41.9 min。14(12分)(2019吉林模擬)如圖所示，acb為光滑弧形槽，弧形槽半徑為r，c為弧形槽最低點(diǎn)，r。甲球從弧形槽的球心處自由下落，乙球從a點(diǎn)由靜止釋放，兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)，問：(1)兩球第1次到達(dá)c點(diǎn)的時(shí)間之比；(2)若在圓弧的最低點(diǎn)c的正上方h處由靜止釋放小球甲，讓其自由下落，同時(shí)將