6.2机械振动（高考真题与课后专项提升练）（原卷版）

6.2机械振动——高考真题与课后专项提升练（2024•浙江）如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（）A．t1时刻小球向上运动 B．t2时刻光源的加速度向上 C．t2时刻小球与影子相位差为π D．t3时刻影子的位移为5A（2023•上海）真空中有一点P与微粒Q，Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力，则下列情况有可能发生的是（）A．速度增大，加速度增大 B．速度增大，加速度减小 C．速度增大，加速度不变 D．速度减小，加速度不变（2022•重庆）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。t＝0时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），t1时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（）A．浮标的振动周期为4t1 B．水波的传播速度大小为L4C．32t1时刻浮标沿D．水波的波长为2L（2022•北京）在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t=34A．t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动 B．t=34T时，质点P4C．t=34T时，质点P3和P5D．该列绳波的波速为8a（2023•河北）某实验小组利用图1装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。（1）关于本实验，下列说法正确的是ABD。（多选）A．小钢球摆动平面应与光电门U形平面垂直B．应在小钢球自然下垂时测量摆线长度C．小钢球可以换成较轻的橡胶球D．应无初速度、小摆角释放小钢球（2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图2，小钢球直径d＝mm，记摆长l=L+d（3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l﹣T2图像，如图3。根据图线斜率可计算重力加速度g＝m/s2（保留3位有效数字，π2取9.87）。（4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将（填“偏大”“偏小”或“不变”）。一、单项选择题（2023秋•奉化区期末）小球做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5s，小球第一次经过P点，又经过0.2s，小球第二次经过P点，则再过多长时间该小球第三次经过P点（）A．0.6s B．2.4s C．0.8s D．2.1s（2023秋•辽阳期末）蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200Hz，则下列说法正确的是（）A．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”的昆虫翅膀振动的频率决定 B．当“落网”的昆虫翅膀振动的频率大于300Hz时，丝网不振动 C．当“落网”的昆虫翅膀振动的周期为0.002s时，丝网的振幅最大 D．“落网”的昆虫翅膀振动的频率越小，丝网的振幅越大（2023秋•西安期末）在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz。将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉。下列说法中正确的是（）A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到最大 B．操作人员一定是使声波发生器发出了频率很高的超声波 C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率 D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到500Hz（2023秋•密山市期末）如图所示，图甲为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（）A．弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力 B．t＝0.1s时，弹簧振子的位移为522C．从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地增加 D．在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的回复力相同（2023秋•莱西市期末）竖直方向振动的弹簧振子及其振动图像如图所示，已知小球质量为m＝10g，弹簧的劲度系数为k＝10N/m，下列说法正确的是（）A．振子（小球）的位移随时间变化的关系式为x＝5sin（πt）cm B．在第1s末到第2s末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加 C．小球的最大加速度为50m/s2 D．该小球在0～20s内的位移为100cm（2023秋•长宁区校级期末）如图所示，以O点为平衡位置，单摆在A、B两点间做简谐运动，已知摆球从A点第一次运动到B点历时0.5s，则下列说法中正确的是（）A．摆球从A点经O点运动到B点即完成一次全振动 B．单摆的摆长约为1m C．从A点向O点运动的过程中，摆球受到的拉力不断增大，回复力也不断增大 D．将单摆从地面移至山顶，摆动周期将增大（2023秋•长宁区校级期末）近些年，科学家们逐步对极地进行开发和探索，由于极地大面积被冰雪覆盖，开发和探索的进度受到影响，人们为了加快进度发明了共振破冰船，如图所示。破冰船利用专用传感器感应冰面的振动反馈，自动调节锤头振动频率。当冰层与锤头发生共振时，可以大幅提高破冰效率。结合所学知识，下列说法正确的是（）A．锤头振动频率越高，冰层的振动幅度越大，破冰效果越好 B．破冰效果最好时，锤头的振动频率等于冰层的固有频率 C．破冰船停止工作后，冰层余振的振幅越来越小，频率也越来越小 D．对于不同冰层，破冰效果最好时，锤头的振动频率相同（2022秋•聊城期末）某同学因疫情居家学习期间，偶然发现一根不可伸长的细线垂到窗沿，他想利用单摆原理粗测细线的总长度。先将线的下端系上一个小球，当小球静止时，细线恰好与窗户上沿接触且保持竖直，球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为1m。他打开窗户，让小球在垂直于墙的竖直平面内作小角度摆动，如图所示。从小球第1次通过图中的B点开始计时，到第21次通过B点共用时24s，g＝10m/s2，π2≈10。由以上数据可计算细线的长度约为（）A．1.4m B．2.0m C．2.8m D．4.0m（2022秋•德州期末）如图甲所示，水平弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。已知t＝2s时，小球位于A点。以下说法正确的是（）A．小球的振动周期是4s，t＝0时，小球位于O点 B．0﹣2s内，小球的运动方向未发生改变 C．0﹣2s内，小球的速度先变小再变大 D．t＝1s时，小球的加速度最大（2023春•绍兴期末）如图甲所示，一单摆悬挂在O点，在O点正下方P点处有一个钉子，单摆摆动的夹角始终小于7°，从t＝0时刻开始绳子上的拉力大小随时间t的变化如图乙所示，A、C分别为运动过程中左右两侧最高点，B为最低点，忽略一切阻力，下列说法正确的是（）A．绳子遇到钉子后，绳子上的拉力变小 B．t＝0.4πs时小球在C位置 C．OA的长度为0.4m D．OP之间的距离为1.2m二、多项选择题（多选）（2023秋•新市区校级期末）装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可视为竖直方向上的简谐运动，测得振动周期为0.5s。规定竖直向上为正方向，某时刻开始计时后的振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是（）A．回复力等于浮力 B．回复力等于重力和浮力的合力 C．振动周期与按压的深度无关 D．振动表达式为x＝4sin（4πt-5π6（多选）（2022秋•江汉区校级期末）如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点开始计时。以竖直向上为正方向，在一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零 B．振子做简谐运动的表达式为x=5sin(πt-C．0.5s～1.0s的时间内，振子通过的路程为5cm D．t＝0.25s和t＝0.75s时，振子的速度不同，但加速度大小相等（多选）（2022秋•湖州期末）如图甲所示，装有少量铁砂的细玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，把玻璃管向下缓慢按压一小段距离后放手，忽略阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．振动周期与按压的深度有关 B．回复力等于重力和浮力的合力 C．振动过程中玻璃管（含铁砂）的机械能守恒 D．在t1～t2时间内，玻璃管的位移减小，加速度减小，速度增大三、非选择题（2022秋•衡南县期末）将一力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，图甲中O点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置。∠AOB＝∠COB＝α，α小于10°且是未知量，图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线，且图中t＝0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g取10m/s2），求：（1）单摆的周期。（2）单摆的摆长。（3）摆球质量。（2022秋•闵行区校级期末）如图甲，将力传感器固定于天花板上，传感器上O点为单摆的固定悬点。现将摆球拉到A点，最大摆角未知。现释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化