机械振动知识点及习题练习+单元练习含答案

高二物理 第九章 机械振动1、简谐运动的概念简谐运动的定义：_。简谐运动的物体的位移 x、回复力F、加速度 a、速度 v、动能E K、势能E P的变化规律：A在研究简谐运动时位移的起点都必须在 处。B在平衡位置：位移最 、回复力最 、加速度最 ；速度最 、动能最 。C在离开平衡位置最远时：_。D振动中：注意以上各量的矢量性和对称性。简谐运动机械能守恒，但机械能守恒的振动不一定时简谐运动。注意：A回复力是效果力。B物体运动到平衡位置不一定处于平衡状态(如单摆，最低点有向心力)。C简谐运动定义式F=-K x中的K不一定是弹簧的劲度系数，是振动系数（如双弹簧）。1.A关于回复力,下列说法正确的是( )A.回复力一定是物体受到的合外力 B.回复力只能是弹簧的弹力提供C.回复力是根据力的作用效果命名的 D.回复力总是指向平衡位置答案:CD2.A下列的运动属于简谐运动的是( )A.活塞在气缸中的往复运动 B.拍皮球时,皮球的上下往复运动C.音叉叉股的振动 D.小球在左右对称的两个斜面上来回滚动答案:C3.A一质点做简谐运动,当位移为正的最大值时,质点的( )A.速度为正的最大值,加速度为零 B.速度为负的最大值,加速度为零C.速度为零,加速度为正的最大值 D.速度为零,加速度为负的最大值答案:D4.A关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系,正确的说法是( )A.位移减小时,加速度增大,速度增大 B.位移方向总和加速度方向相反,和速度方向相同C.物体的速度增大时,加速度一定减小 D.物体向平衡位置运动时,速度方向和位移方向相同答案:C6.B关于简谐运动中的平衡位置,下列说法正确的是( )A.平衡位置就是物体所受合外力为零的位置 B.平衡位置就是加速度为零的位置C.平衡位置就是回复力为零的位置 D.平衡位置就是受力平衡的位置答案:C7.B一平台沿竖直方向做简谐运动,一物体置于平台上随台一起运动,当振动平台处于什么位置时,物体对台面的压力最大( )A.振动平台在最高位置时 B.振动平台向下振动经过平衡位置时C.振动平台在最低位置时 D.振动平台向上运动经过平衡位置时答案:C8.B简谐运动是下列哪一种运动( )A.匀速直线运动 B.匀加速运动 C.匀变速运动 D.变加速运动答案:D9.B做简谐运动的物体每次经过同一位置时,一定相同的物理量是( )高二物理 第九章 机械振动A.速度 B.位移 C.回复力 D.加速度答案:BCD10.B对于弹簧振子,其回复力和位移的关系,在下图中正确的是( )答案:C11.C对简谐运动的回复力 F=-kx的理解,正确的是( )A.k只表示弹簧的劲度系数 B.式中负号表示回复力总是负值C.位移 x是相对平衡位置的位移 D.回复力只随位移变化,不随时间变化答案:C12.C弹簧振子的质量是 0.2kg,在水平方向做简谐运动,当它运动到平衡位置左侧 x1=2cm的位置时,受到的回复力大小 F1=4N,则当它运动到平衡位置右侧 x2=4cm的位置时,它的加速度是( )A.20m/s2,方向向左 B20m/s 2,方向向右 C.40m/s2,方向向左 D.40m/s2,方向向右答案:C二、计算题(共 16分)13.C 试证明:用轻弹簧悬挂一个振子,让它在竖直方向振动起来,在弹性限度内,振子是做简谐运动.(如图)答案:设振子的平衡位置为 O,令向下为正方向,此时弹簧的形变为 x0,根据胡克定律及平衡条件有 mg-kx0=0.当振子向下偏离平衡位置 x时,有 F=mg-k(x+x0)整理可得 F=-kx(紧扣简谐运动特征及对称性)故重物的振动满足简谐运动的条件2、总体上描述简谐运动的物理量振幅A：_ _称为振幅。它是描述振动_的物理量。它是_量。简谐运动振幅不变，而位移在时刻变化。周期 T和频率 f：_称为周期 T,它是_量，单位是秒；_称为振动频率，单位是赫兹（Hz）。周期和频率都是描述_的物理量，它们的关系是：T=1/ f。1.A关于弹簧振子所处的位置和通过的路程,下列说法正确的是( )答案:ACA.运动一个周期后位置一定不变,通过的路程一定是振幅的 4倍B.运动半个周期后位置一定不变,通过的路程一定是振幅的 2倍C.运动 周期后位置可能不变,路程不一定等于振幅 D.运动一段后若位置不变,通过的路程一定是 4A412.A关于简谐运动的下述各物理量,说法正确的是( )A.振幅是由平衡位置指向最大位移处的矢量 B.周期和频率的乘积为一常量C.振幅越大,周期越长 D.振幅越小,频率越大答案:B3.A关于振幅的各种说法正确的是( )A.振幅是振子离开平衡位置的最大距离 B.振幅大小表示振动能量的大小C.振幅越大,振动周期越长 D.振幅增大,振动物体最大加速度也增大答案:AD4.A一弹簧振子,使其离开平衡位置 2cm,由静止开始释放,若 t=0.1s时,第一次回到平衡位置,则下列说法高二物理 第九章 机械振动中正确的是( )A.振子的振动周期为 0.4s B.1s内振子通过的路程是 20cmC.t1=0.05s,与 t2=0.15s时刻,振子速度相同,加速度相同D.t1=0.05s与 t2=0.35s时刻,振子动量反向,弹簧长度相等答案:ABD5.B在 1min内,甲振动 30次,乙振动 75次,则( )A.甲的周期为 0.5s,乙的周期为 0.8s B.甲的周期为 2s,乙的周期为 1.25sC.甲的频率为 0.5Hz,乙的频率为 1.25Hz D甲的频率为 2Hz,乙的频率为 0.8Hz答案:C6.B如图所示,弹簧振子在 A、B 之间做简谐运动,O 为平衡位置,A、B 间的距离为 20cm,由 A运动到 B的最短时间为 1s,则下述说法正确的是( )A.从 0到 A再到 O振子完成一次全振动 B.振子的周期是 1s,振幅是 20cmC.振子完成两次全振动所通过的路程是 40cmD.从 O开始经过 2s时,振子对平衡位置的位移为零答案:D7.B弹簧振子做简谐运动时,从振子经过某一位置 A开始计时,则( )A.当振子再次与零时刻速度相同时,所用的时间一定是一个周期B.当振子再次经过 A时,所用的时间一定是半个周期C.当振子的加速度再次与零时刻的加速度相同时,一定又到达位置 AD.一定还有另一个位置跟位置 A有相同的位移.答案:C8.B做简谐振动的弹簧振子,振子质量为 m,最大速率为 v,则下列说法中正确的是( )A.从某时刻算起,在半个周期的时间内,回复力做的功一定为零B.从某时刻算起,在半个周期的时间内,回复力做的功可能是零到 之间的某一个值2mv1C.从某时刻算起,在半个周期的时间内,回复力的冲量一定为零D.从某时刻算起,在半个周期的时间内,回复力的冲量大小可能是零到 2mv之间的某一个值答案:AD9.B如图所示,振子以 O点为平衡位置在 A、B 间做简谐运动,从振子第一次到达 P点时开始计时,则( )A.振子第二次到达 P的时间间隔为一个周期 B.振子第三次到达 P的时间间隔为一个周期C.振子第四次到达 P的时间间隔为一个周期 D.振子从 A到 B或从 B到 A的时间间隔为一个周期答案:B10.B弹簧振子以 O点为平衡位置做简谐运动,从振子通过 O点时开始计时,振子第一次到达 M点用了 0.3s,又经过 0.2s第二次通过 M点,则振子第三次通过 M点还要经过的时间可能是( )A. B. C.1.4s D.1.6s 答案:ACs31s58二、11.C 做简谐运动的弹簧振子的振幅是 A,最大加速度大小为 a0,那么在位移 处,振子的加速度A21xa=_a0答案: 21三、12.C 劲度系数 k=40N/m的轻弹簧,一端拴在竖直墙上,另一端拴物体 A,A的质量 mA=0.2kg,在 A的上表面放有质量 mB=0.1kg的物体 B,如图所示,已知水平地面光滑,A 和 B之间的最大高二物理 第九章 机械振动静摩擦力 Fm=02N,若要使 A、B 两物体一起做简谐运动,则振幅的最大值是多少?答案:选 A、B 为整体作为研究对象,则这一整体所受的回复力就是弹簧的弹力,由牛顿第二定律得,当 x=A时,加速度达最大值 am, 对物体 B,它作简谐运动的回复力a)(kx mBAa)(k由 A物体给它的摩擦力提供,当位移 x=A时,受到的回复力达最大值 Fm,由牛顿第二定律得 ,所mBaF以 ,BmAF)(k 105.1.042).(kF)( 2BmA 13.C如图所示,质量为 M的物块与直立于水平桌面上劲度系数为 k的轻弹簧上端相连,弹簧的下端固定在桌面上,质量为 m的小物块放在大物块呈水平的上表面,现用力竖直下压 m、M 后由静止释放,则当弹簧的总压缩量至少达多少时,释放后可使 m、M 在某处分离?答案:gk)(214.C劲度系数为 k的轻质弹簧竖直悬挂,在其下端挂一质量为 m的砝码,然后从弹簧原长处由静止释放砝码,此后( )A.砝码将做简谐运动 B.砝码的最大加速度是 2gC.砝码的最大速度是 D.弹簧的最大弹性势能可达 答案有解析第九章机械振动.) k2mgkg2A、D3、单摆单摆的概念：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，_可忽略，线长远大于球的直径，这样的装置叫单摆。单摆的特点：A单摆是实际摆的理想化，是一个理想模型; B单摆的等时性，在振幅很小的情况下，单摆的振动周期与_无关;C单摆的回复力由_提供，当最大摆角 10 0时，单摆的振动是简谐运动，其振动周期T=_。单摆的应用：A计时器；B测定重力加速度 g, g=_.1.A关于单摆,下列说法不正确的是( )A.单摆的回复力是重力的分力 B.单摆的摆角小于 5,可看作简谐振动C.单摆的振幅不论多大,其周期均为 D.单摆的振动是变加速圆周运动答案:CgL2高二物理 第九章 机械振动2.A将秒摆改为频率 1Hz的摆,应采取( )A.摆球质量为原来的 B.振幅减小41C.摆长变为原来的 4倍 D.摆长为原来的 答案:D413.A一个单摆从甲地到乙地,发现振动变快,为调整为原来的快慢,则( )A.因为 ,应缩短摆长 B.因为 ,应加长摆长乙甲 g乙甲 gC.因为 ,应缩短摆长 D.因为 ,应加长摆长答案:D乙甲 乙甲 4.A同一单摆放在甲地的振动频率为 f1,放在乙地的振动频率为 f2,那么甲、乙两地的重力加速度之比为( )A. B. C. D. 答案:C21f12f21f21f5.A对于单摆振动过程,正确的是( )A.摆球机械能守恒.因为合外力为零B.摆球经过最低点,动能最大,动量值最大C.摆球向最高点摆动时,动能转化为势能,且因为克服重力做功而机械能减小D.摆球到最高点时,动能为零,势能最大 答案:BD6.B一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的 ,在地球上走得很准的摆钟41搬到此行星上后,此钟的分针走一整圈所经历的时间实际是( )A. B. C.2h D.4h答案:Ch4127.B以平衡位置为坐标原点,单摆摆到平衡位置时,下列说法正确的是( )A.摆球所受的合力为零 B.摆球的速度为零C.摆球的回复力为零 D.摆球的位移为零答案:CD8.B用空心铁球内部装水作摆球,若球的正下方有一小孔,水不断流出,从球内装满水到全部流出为止的过程中,其振动周期的大小是( )A.不变 B.变大 C.先变大后变小 D.先变小后变大答案:C9.BA、B 两个单摆,在同一地点 A全振动 N1次的时间内 B恰好全振动了 N2次,那么 A、B 摆长之比为( )A. B. C. D. 答案:D21)N(21)(2)(12)(二、填空题(每空 8分,共 24分)10.B甲、乙两个单摆,甲的摆长为乙的 4倍,甲摆的振幅是乙摆的 3倍,甲摆球的质量是乙的 2倍,那么甲摆动 5次的时间里,乙摆动_次答案:10高二物理 第九章 机械振动11.BA、B 两单摆.当 A摆动 20次,B 摆动 30次,已知 A摆摆长比 B摆摆长短 40cm,则 A、B 两摆的摆长分别为_cm 和_cm 答案:72;32三、计算题(每小题 10分,共 40分)12.C如图所示,在 O点悬有一细绳,绳上串有一个小球 B,并能顺着绳子滑下来,在 O点正下方有一半径为R的光滑圆弧,圆心位置恰好为 O点,在圆弧轨道上接近 O处有另一小球 A,令 A、B 两球同时开始无初速度释放,若 A球第一次到达平衡位置时正好能够和 B碰上,则 B球与绳之间的摩擦力与 B球重力之比是多少?(计算时 2=10,g=9.8m/s2)答案:1:513.C在测量某地的重力加速度时,用了一个摆长为 2m的单摆测得 100次全振动时间为 284s.这个地方的重力加速度多大?若拿到月球(月球的重力加速度为 1.6m/s2)上去,单摆的周期变为多大?答案:9.8m/s 214.C如图所示在一个半径为 R的光滑圆弧形轨道的圆心处有一个静止的小球 A在轨道的边缘处有一个小球 B设轨道长度远小于半径 R,让 A、B 两球同时由静止开始运动,通过计算说明哪一个球先到达轨道的最低点答案:A 球高二物理 第九章 机械振动15.C(地震仪水平摆的周期)图所示是一种记录地震装置的水平摆,摆球固定在边长为 l、质量可忽略不计的等边三角形的顶点 A上,它的对边 BC跟竖直线成不大的夹角 ,摆球可绕固定轴 BC摆动,求摆球微小摆动时的周期.答案:解法一:如图所示,过 A点做 BC的垂线,交 BC于 O点,OA 即为等效摆长,为 ,摆球l23lsin60在平衡位置时,把摆球的重力 G分解为与 BC平行的分力 G1和与 BC垂直的分力 G2,G2=mgsin 其等效重力加速度 g=gsin,故该摆做微小摆动时的周期为.(略解法二)简谐运动的图象：以横轴表示时间 t，以纵轴表示位移 x，建立坐标系，画出的简谐运动的位移时间图象称为_图象，也叫_。都是_曲线振动图象的含义：振动图象表示了_变化的规律图象的用途：从图象中可以知道：A任一个时刻质点的位移 B振幅 A、周期 T C位移 x、回复力 F、加速度 a、速度 v、动能 EK、势能 EP在任意时刻的变化趋势及位移 x、回复力 F、加速度 a、速度 v在任意时刻的方向。注意：A简谐运动的图象不是振动质点的轨迹 B简谐运动的周期性，体现在振动图象上是曲线的重复性简谐运动是一种复杂的非匀变速运动但运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性所以用图象研究要比用方程要直观、简便 1.A如图所示的是某一质点做简谐运动的图象,下列说法中正确的是( )A.质点开始是从平衡位置沿 x轴正方向运动的B.2s末速度最大,沿 x轴的负方向C.3s末加速度最大,沿 x轴负方向 D.质点在 4s内的路程是零答案:B2.A如图所示是某一质点做简谐运动的图象,下列说法正确的是( )A.在第 1s内,质点做加速运动 B.在第 2s内,质点做加速运动C.在第 3s内,动能转化为势能 D.在第 4s内,动能转化为势能答案:BC3.A弹簧振子做简谐运动,其位移 x与时间 t的关系如图所示,由图可知( )A.t=1s时,速度值最大,方向为负,加速度为零B.t=2s时,速度值最大,方向为正,加速度最大C.t=3s时,速度值最大,方向为负,加速度为零高二物理 第九章 机械振动D.t=4s时,速度值最大,方向为正,加速度最大答案:A4.A在振动图象中(右图),下列说法中正确的是( )A.在 2s末和 4s末时刻,振子的速度相同B.在 23末和 6s末时刻,振子的速度相同C.在 1s末和 3s末时刻,振子的加速度相同D.在 1s末和 5s末时刻.振子的加速度相同答案:BD5.B在振动图象(右图)中,A、B 对应的时刻,振子的( )A.加速度不同 B.位移不相同C.速度不相同 D.回复力不相同答案:C6.B如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图象,那么振动系统在( )A.t3和 t4具有相同的动能和动量B.t3和 t5具有相同的动能和不同的动量C.t1和 t4时刻具有相同的加速度D.t2和 t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1答案:AB7.B如图所示是甲、乙两个质量相等的振子分别做简谐运动的图象,那么( )A.甲、乙两振子的振幅分别是 2cm、1cmB.甲的振动频率比乙小C.前 2s内甲、乙两振子加速度均为正D.第 2s末甲的速度最大,乙的加速度最大答案:AD8.B如图所示,一轻质弹簧与质量为 m的小球组成弹簧振子,小球沿竖直方向在 A、B 两点间做简谐运动,O 为平衡位置振子的周期为 T,某时刻振子正经过 C点向上方运动,O 与 C间的距离为 h,则从此时开始的半个周期的过程中( )A.重力做功为 2mgh B.重力的冲量为 2gTC.回复力的冲量为零 D.回复力所做的功为零答案:ABD9.B如图所示,在水平地面上,有两个质量分别为 M和 m的物块用一劲度系数为 k的轻质弹簧相连,现用一个竖直向下的力 F下压物块 m,撤销 F后,物块 M恰好被提离地面,由此可知 F的大小是()A.Mg B.mg C.(M-m)g D.(M+m)g答案:D二、填空题(每空 7分,共 28分)10.B卡车在行驶时,货物随车厢底板上下振动但不脱离底板设货物做简谐运动,以向上为正,其振动图象如图所示,在图中取 a、b、c、d 四个点对应的时刻中,在_点对应的时刻,货物对车厢底板的压力最大,在_点对应的时刻,货物对车厢底板的压力最小答案:a;c高二物理 第九章 机械振动11.B一个小孩在蹦床上做游戏,他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度,小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中,他的速度随时间变化的图象如图所示,图中 Oa段和 de段为直线,则根据此图象可知:小孩和蹦床相接触的时间为_；加速度最大的时刻是_答案:t 5-t1;t3三、作图与计算(每小题 12分,共 36分)12.C甲、乙两人先后观察同一弹簧振子在竖直方向上下振动的情况(1)甲开始观察时,振子正好通过平衡位置向下运动.已知经过 1s后,振子第 1次回到平衡位置,振子的振幅为 5cm,设以竖直向上为位移的正方向,试在图(a)中画出甲观察到的振子的振动图象(每小格代表 0.5s).(2)乙在甲观察了 3.5s后,开始观察并计时,试在图(b)中画出乙观察到的弹簧振子的振动图象.答案:略13.C一个质点在平衡位置 O点的附近做简谐运动,它离开 O点运动后经过 3s时间第一次经过 M点,再经过2s第二次经过 M点该质点再经过_s 第三次经过 M点.若该质点由 O点出发在 20s内经过的路程是20cm,则质点做振动的振幅为_cm答案:做出该质点做振动的图象如图所示,则 M点的位置可能有两个,即如图所示的 M1或 M2若是位置 M1,由图可知 ,T1=16s,质4s34T1点第三次经过 M1时所需时间为第一次经过的时间再加一个周期,故t 1=16s-2s=14s.质点在 20s内(即个周期 )的路程为 20cm,故由 5A1=20cm,得振幅 A1=4cm.若是位置 M2,由图可知4560n.质点第三次经过 M2时所需时间为第一次经过的时间减一个周期,故s36T,1s3T22.质点在 20s内(即 个周期内)的路程为 20cm.故由 15A2=20cm,得振幅06t2 4153620n.综上所述,答案为:一组为t 1=14s,A1=4cm；一组为cm34A2 cm65A,s310t2214.C如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为 2kg,在竖直向上拉力 F的作用下由静止开始竖直向上做匀变速直线运动；一个装有指针的、振动频率为 5Hz的电动音叉在玻璃板上画出如图所示的曲线,若量得 OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm.则外力 F的大小为_N.(g=10m/s 2)答案:24N高二物理 第九章 机械振动简谐运动的能量1.A对做简谐运动的物体来说,当它通过平衡位置时,具有最大值的是( )A.加速度 B.势能 C.动能 D.回复力答案:C2.A做简谐运动的物体,在运动到最大位移时,具有最大值的物理量是( )A.加速度