2019届高考物理一轮复习课时跟踪检测(四十八)机械振动

1、 课时跟踪检测（四十八） 机械振动 1.多选下列说法正确的是（ ） A. 单摆运动到平衡位置时，回复力为零 B. 只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率 C. 水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能 D. 单摆的周期随摆球质量的增大而增大 E. 同一地点，两单摆的摆长相等时，周期也相等 解析：选 ACE 对于单摆，在平衡位置，所受到的回复力为零， A 正确；受迫振动的频 率总等于周期性驱动力的频率，与是否发生共振没有关系， B 错误；振动能量是振动系统的 动能和势能的总和，在平衡位置时弹性势能为零，故 C 正确；根据单摆的周期公式 T= 2 n p 可知，单摆

2、的周期与摆球的质量无关， D 错误，E 正确。 1 2做简谐运动的单摆摆长不变， 若摆球质量减小为原来的 4，摆球经过平衡位置时速度 增大为原来的 2 倍，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 解析：选 C 由单摆的周期公式 T= 2n ，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变； 振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量， 据动能公式可知，摆球经过平衡位置时 zi J* XAT 的动能不变，但质量减小，所以摆动最大高度增加，因此振幅改变，故 A、B D 错误，C 正 确。 3. （2016 北京高考）如图所示，弹

3、簧振子在 M N之间做简谐运动。 以平衡位置 O为原 / 点，建立Ox轴，向右为x轴正方向。若振子位于 N点时开始计时，则其振动图像为 （ ） 解析：选 A 从振子位于N点开始计时，则在 0 时刻，振子位于正向最大位移处，分析 2 振动图像可知选项 A 正确。3 1 解析：选 BCE 由题图可知，振幅 A= 2 cm,周期T= 4 s，频率f =0.25 Hz , A 错 误；t = 10 s 示。下列关于图甲、乙、丙、丁的判断不正确的是 别表示物体的速度、受到的回复力和加速度 ）（ 4. 如图所示，弹簧下面挂一质量为 m的物体，物体在竖直方向上做振幅 为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹

4、簧正好处于原长，弹簧在弹性 限度内，则物体在振动过程中 （ ） A. 弹簧的最大弹性势能等于 2mgA B. 弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 C. 物体在最低点时的加速度大小应为 2g D. 物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为 mg 解析：选 A 因物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，此时弹簧弹力等于零，物体 1 的重力 mg= F回=kA,当物体在最低点时， 弹簧的弹性势能最大等于 2mgA A 对；在最低点, 由F回=mg= ma知，C 错；由F弹一mg= F回得F弹=2mg D 错；由能量守恒知，弹簧的弹性 势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变, 5. 多选 一个质点做简谐运动

5、的图像如图所示, 的是（ A. 质点振动的频率为 4 Hz B. 在 10 s 内质点经过的路程是 20 cm C. 在 5s 末，质点的速度为零，加速度最大 f 1 f / 1 / 237 1 5 f D E. t = 1.5 s 和t = 2.5 s 两个时刻B 错。 列说法正确 f 4 A. 甲可作为该物体的 v-t图像 B. 乙可作为该物体的 F-t图像 C. 丙可作为该物体的 F-t图像 D. 丙可作为该物体的 a-t图像 E. 丁可作为该物体的 a-t图像 解析：选 ABE 在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，故图乙可作为 v-t图像，A B 错误；由F= kx可知，回复力的图像

6、与位移图像的相位相反，故丙可作为 F-t图像，C 正确；又由F= ma可知a与F的图像形状相同，丙可作为 a-t图像，D 正确，E 错误。 7.多选关于受迫振动和共振，下列说法正确的是 （ ） A. 火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振 B. 若驱动力的频率为 5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为 5 Hz C. 当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大 D. 个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个 E. 受迫振动系统的机械能守恒 解析：选 BCD 火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振， A 错误；对于一个受迫振 动系统，若驱动力的频率为 5

7、 Hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为 5 Hz , B 正确; 5 由共振的定义可知，C 正确；根据共振现象可知， D 正确；受迫振动系统，驱动力做功，系 统的机械能不守恒，E 错误。 & 多选（2018 鞍山模拟）弹簧振子做简谐运动, 不可能为（ 所以振子从MRC所用时间和从 3M所用时间相等，故壬 0 2 s =0.3 s + 2- = 0.4 s，解得T= 1.6 s ;如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点 B运 动，设点M与点M关于点O对称，则振子从点 M经过点B到点M所用的时间与振子从 点M经过点C到点M所需时间相等，即 0.2 s。振子从点 O到点M、从点 M到点O

8、及从 所以周期不可能为选项 B、D E O为平衡位置，当它经过点 O时开 始计时，经过 0.3 s ，第一次到达点 M再经过 0.2 s 第二次到达点M则弹簧振子的周期 A. 0.53 s B. 1.4 s C. 1.6 s D 解析：选 BDE 如图甲所示，设 O为平衡位置，OBOC代表振幅，振子从 3 C所需时 间为 4。因为简谐运动具有对称性, 点O到点M所需时间相等，为 0.3 s 0.2 s 3 30 s 故周期为 1 T= 0.5 s + 不 s 0.53 s 30 甲 乙 6 9. (2018 温州十校联考)弹簧振子以O点为平衡位置，在 BC两点间做简谐运动， 在 t = 0 时

9、刻，振子从 O B间的P点以速度v向B点运动；在t = 0.2 s时，振子速度第一次 变为一V；在t = 0.5 s时，振子速度第二次变为一 V。 (1) 求弹簧振子振动周期 T; (2) 若B C之间的距离为 25 cm,求振子在 4.0 s内通过的路程； (3) 若B C之间的距离为 25 cm,从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出 弹簧振子的振动图像。 解析：(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得: T= 0.5 X 2 s = 1.0 s。 1 若B C之间距离为 25 cm,则振幅 A= -X 25 cm= 12.5 cm，振子 4.0 s 内通过的路 s= T

10、X 4X 12.5 cm = 200 cm。 图像见解析图 问: (1)两球第 1 次到达C点的时间之比； 若在弧形槽的最低点 C的正上方h处由静止释放甲球，让其自由下落，同时将乙球 从弧形槽左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在弧形槽最低点 是多少? 解析：(1)甲球做自由落体运动 1 2 R= gt 1，所以 11= 2R 乙球沿弧形槽做简谐运动(由于AC? R可认为偏角 0 i C处相遇，则甲球下落的高度 次到达C处的时间为 7 的单摆运动模型相同，故此等效摆长为 R,因此乙球第 18 1 1 t2= 4T= a n R n R ；g=兀 / g， 所以 11 : 12= 2-;2 : n o

11、 由于乙球运动的周期性，所以乙球到达 C点的时间为 t 乙=T+ nT=n2 g(2 n+ 1) (n= 0,1,2，) 由于甲、乙两球在 C点相遇，故t甲=上乙 11.如图所示，房顶上固定一根长 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度摆动，窗上沿到房顶的高度为 1.6 m，不计空气阻 力，g取 10 m/s 2，则小球从最左端运动到最右端的最短时间为 （ ） A. 0.2 n s D. 0.8 n s 12.多选如图所示，长度为I的轻绳上端固定在点 0,下端系一小球 3l 球可以看成质点）。在点。正下方，

12、距点。为 G 处的点P固定一颗小钉子。现将 小球拉到点A处，轻绳被拉直，然后由静止释放小球。点 B是小球运动的最低 甲球从离弧形槽最低点 h高处自由下落，到达 联立解得h = 2n+l 2n 2R 8 (n= 0,1,2，)o 答案：(1)2 2 : n 打+1 2n 2R 8 (n= 0,1,2，) 解析：选 B 小球的摆动可视为单摆运动，摆长为线长时对应的周期: T1 = 2 n n S ,摆长为线长减去墙体长时对应的周期 T2= 2 n l 1-l 2 0.6 n S ,故小球从最左端 到最右端所用的最短时间为 t =呼=0.4 n 4 B 正确。 B. 0.4 n s C. 0.6 n s 间的高度差为 h, h? l o A B、 P、O在同一竖直平面内。当地的重力加速度为 C点的时间为t甲= （小 g,不计 9 位置，点 q图中未标出）是小球能够到达的左方最高位置。已知点 A与点B之 空