人教版新高考物理一轮总复习训练题机械振动

这是一份人教版新高考物理一轮总复习训练题机械振动，共4页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示,弹簧振子在a、b两点间做简谐运动,当振子从平衡位置O向a运动过程中( )
A.加速度和速度均不断减小
B.加速度和速度均不断增大
C.加速度不断增大,速度不断减小
D.加速度不断减小,速度不断增大
2.如图所示,在一根张紧的绳子上挂几个摆,其中A、B的摆长相等。当A摆振动时,其余各摆做受迫振动。观察B、C、D摆的振动会发现( )
A.C摆的频率最小
B.D摆的周期最大
C.B摆的摆角最大
D.B、C、D的摆角相同
3.做简谐运动的单摆,其摆长不变,若摆球的质量增大为原来的94倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的23,则单摆振动的( )
A.周期不变,振幅不变B.周期不变,振幅变小
C.周期改变,振幅不变D.周期改变,振幅变大
4.有一弹簧振子,振幅为0.8 cm,周期为0.5 s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是( )
A.x=8×10-3sin4πt+π2 m
B.x=8×10-3sin4πt-π2 m
C.x=8×10-1sinπt+3π2 m
D.x=8×10-1sinπ4t+π2 m
5.如图所示,一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻质弹簧,左端固定,右端与质量为m、电荷量为+q的小球相连,静止在光滑、绝缘的水平面上。在施加一个电场强度为E、方向水平向右的匀强电场后,小球开始做简谐运动,那么( )
A.小球到达最右端时,弹簧的形变量为2qEk
B.小球做简谐运动的振幅为2qEk
C.运动过程中小球的机械能守恒
D.运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变
二、多项选择题
6.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,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( )
A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5 s
B.当振子稳定振动时,它的振动频率是4 Hz
C.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大
D.外界对弹簧振子做正功,弹簧振子的振幅增大
7.右图为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两单摆的摆长相等
B.甲摆的振幅比乙摆的大
C.甲摆的机械能比乙摆的大
D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆
8.如图所示,甲、乙两木块叠放在光滑水平面上,质量分别为m甲和m乙,甲木块与乙木块之间的最大静摩擦力为Ffmax,乙木块与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子。为使甲木块和乙木块在振动过程中不发生相对滑动,则( )
A.它们的振幅不能大于A=(m甲+m乙)Ffmaxkm乙
B.它们的振幅不能大于A=(m甲+m乙)Ffmaxkm甲
C.它们的最大加速度不能大于Ffmaxm乙
D.它们的最大加速度不能大于Ffmaxm甲
三、非选择题
9.(2020·安徽黄山一模)如图所示,质量mA=150 g的平台A连接在劲度系数k=100 N/m的弹簧上端,弹簧下端固定在地面上,形成竖直方向的弹簧振子;将质量mB=50 g的物块B置于A的上方,使A、B两物块一起上下振动。弹簧原长l0=6 cm,A的厚度可忽略不计,g取10 m/s2。
(1)当系统做小振幅简谐运动时,A的平衡位置离地面C的高度是多少?
(2)当振幅为1 cm时,B对A的最大压力的大小是多少?
(3)为使B在振动中始终与A接触,振幅不能超过多大?
考点规范练30 机械振动
1.C 解析:在振子由O到a的过程中,其位移不断增大,回复力增大,加速度增大,但是由于加速度与速度方向相反,故速度减小,因此选项C正确。
2.C 解析:由A摆摆动带动其他3个摆做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,故其他各摆振动周期与A摆相等,频率也相等,故选项A、B错误。受迫振动中,当固有频率等于驱动力频率时,出现共振现象,振幅达到最大,由于B摆的固有频率与A摆的相同,故B摆发生共振,振幅最大,故选项C正确,D错误。
3.B 解析:由单摆的周期公式T=2πlg可知,当摆长l不变时,周期不变,故C、D错误。由能量守恒定律可知12mv2=mgh,其摆动的高度与质量无关,因摆球经过平衡位置的速度减小,则摆球到达的最大高度减小,振幅减小,选项B正确,A错误。
4.A 解析:振幅A=0.8 cm=8×10-3 m,ω=2πT=4π rad/s。由题知初始时(即t=0时)振子在正向最大位移处,即sin φ0=1,得φ0=π2,故振子做简谐运动的振动方程为x=8×10-3sin4πt+π2 m,选项A正确。
5.A 解析:加电场后,振子的平衡位置在弹簧伸长为qEk处,由简谐运动的对称性知振子的振幅为qEk,到达最右端时弹簧的形变量为2qEk,选项A正确,B错误。运动过程中,小球的电势能、弹簧的弹性势能、动能总量保持不变,选项C、D错误。
6.BD 解析:摇把匀速转动的频率f=n=24060 Hz=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,选项A错误,B正确。当转速减小时,其频率将更接近振子的固有频率2 Hz,弹簧振子的振幅将增大,选项C错误。外界对弹簧振子做正功,系统机械能增大,振幅增大,选项D正确。
7.ABD 解析:由题图可知,两单摆的周期相同,同一地点重力加速度g相同,由单摆的周期公式T=2πlg可知,甲、乙两单摆的摆长相等,选项A正确。甲摆的振幅为10 cm,乙摆的振幅为7 cm,则甲摆的振幅比乙摆大,选项B正确。尽管甲摆的振幅比乙摆大,两摆的摆长相等,但由于两摆的质量未知,故无法比较机械能的大小,选项C错误。在t=0.5 s时,甲摆经过平衡位置,振动的加速度为零,而乙摆的位移为负的最大值,则乙摆具有正向最大加速度,选项D正确。
8.BD 解析:当甲木块和乙木块在振动过程中恰好不发生相对滑动时,甲、乙两木块间静摩擦力达到最大。根据牛顿第二定律,以甲木块为研究对象,a=Ffmaxm甲,D正确。以甲、乙两木块整体为研究对象,kA=(m甲+m乙)a,代入a=Ffmaxm甲得,A=(m甲+m乙)Ffmaxkm甲,B正确。
9.解析:(1)振幅很小时,A、B间不会分离,将A与B整体作为振子,当它们处于平衡位置时,根据平衡条件得
kx0=(mA+mB)g
得形变量x0=2 cm
平衡位置距地面高度h=l0-x0=4 cm。
(2)当A、B运动到最低点时,有向上的最大加速度,此时A、B间相互作用力最大。
设振幅为A,最大加速度
am=k(A+x0)-(mA+mB)gmA+mB
对B有FN-mBg=mBam
解得FN=0.75 N。
(3)为使B在振动中始终与A接触,在最高点时相互作用力应满足
FN≥0
取B为研究对象,根据牛顿第二定律,有mBg-FN'=mBa'
当FN'=0时,B振动的加速度达到最大值,且最大值
aBm=g=10 m/s2(方向竖直向下)
因aAm=aBm=g
表明A、B仅受重力作用,此刻弹簧的弹力为零,弹簧处于原长,有
Am=x0=2 cm
即振幅不能大于2 cm。
答案:(1)4 cm (2)0.75 N (3)2 cm