高考物理一轮复习课时作业44机械振动含答案

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机械振动[双基巩固练]1．[2021·孝感统测](多选)下列说法正确的是(　　)A．摆钟走时快了必须调短摆长，才可能使其走时准确B．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频C．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象D．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌E．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振2．(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置．小明通过实验测得当地重力加速度为g＝9.8m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向，g≈π2，则下列选项正确的是(　　)A．此单摆的振动频率是0.5HzB．根据图乙可知开始计时时摆球在C点C．图中P点向正方向振动D．根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0m3．(多选)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sin2.5πt，位移y的单位为m，时间t的单位为s，则(　　)A．弹簧振子的振幅为0.1mB．弹簧振子的周期为0.8sC．在t＝0.2s时，振子的运动速度最大D．在任意0.2s时间内，振子的位移均为0.1mE．在任意0.8s时间内，振子的路程均为0.4m4．[2019·海南单科](多选)下列说法正确的是(　　)A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向5．(多选)一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知该弹簧的劲度系数为20N/cm，则(　　)A．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5N，方向指向x轴的负方向B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向C．在0～4s内振子做了1.75次全振动D．在0～4s内振子通过的路程为3.5cmE．在0～4s内振子通过的路程为4cm6．(多选)如图甲所示的弹簧振子(以O点为平衡位置在B、C间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是(　　)A．t＝0时，振子处在B位置B．振子运动的周期为4sC．t＝4s时振子对平衡位置的位移为10cmD．t＝2.5s时振子对平衡位置的位移为5cmE．如果振子的质量为0.5kg，弹簧的劲度系数为20N/cm，则振子的最大加速度大小为400m/s27．(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期，若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则 (　　)A．由图象可知T0＝4sB．由图象可知T0＝8sC．当T在4s附近时．y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小D．当T在8s附近时，y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，y很小8．一物体在x轴方向上做简谐运动，简谐运动的表达式为x＝0.12·coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt－\f(π,3)))m，求物体从x＝－0.06m向x轴负方向运动，第一次回到平衡位置所需的时间t.[综合提升练]9. (多选)如图所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B、C两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹．已知弹簧的劲度系数为k＝10N/m，振子的质量为0.5kg，白纸移动速度为2m/s，弹簧弹性势能的表达式Ep＝eq \f(1,2)ky2，不计一切摩擦．在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法正确的是(　　)A．该弹簧振子的振幅为1mB．该弹簧振子的周期为1sC．该弹簧振子的最大加速度为10m/s2D．该弹簧振子的最大速度为2m/sE．该弹簧振子的最大速度为eq \r(5)m/s10．甲、乙两个学习小组分别利用单摆测定当地重力加速度．(1)甲组同学采用如图所示的实验装置．①由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l－T2图象，如图所示，A．实验得到的l－T2图象是________(选填“a”“b”或“c”)．B．小球的直径是________cm.②在测量摆长后，测量周期时，摆球摆动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动，摆长略微变大，这将会导致所测重力加速度的数值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙组同学在图示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图甲所示．将摆球拉开一个小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球在摆动过程中速度随时间变化的关系，如图乙所示．①由图乙可知，该单摆的周期T＝________s.②改变摆线长度L后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－L图线(L为摆线长)，并根据图线拟合得到方程T2＝(4.04L＋0.024) s2.由此可以得出当地的重力加速度g＝________m/s2.(取π2＝9.86，结果保留3位有效数字)．课时作业(四十四)1．解析：摆钟走时快了，说明摆钟的周期变小了，根据T＝2πeq \r(\f(L,g))可知增大摆长L可以增大摆钟的周期，A错误；挑水时为了防止水从桶中荡出，可以改变走路的步频，B正确；在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是受迫振动，C错误；部队便步通过桥梁，不能产生较强的驱动力，就避免桥梁发生共振现象，故D正确；当声音频率等于玻璃杯频率时，杯子发生共振而破碎，E正确．答案：BDE2．解析：由乙图可知，单摆的振动周期为2 s．周期和频率互为倒数，所以频率为0.5 Hz，故A项正确；由乙图可知，t＝0时位移负向最大，开始向正方向运动，而单摆向右摆动为正方向，所以开始计时时摆球在B点，故B项错误；由振动图象可知，P点向负方向振动，故C项错误；由单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(L,g))可知，摆长为L＝eq \f(gT2,4π2)＝eq \f(g×22,4π2)＝1.0 m，故D项正确．答案：AD3．解析：由y＝0.1sin 2.5πt可知，弹簧振子的振幅为0.1 m．选项A正确，弹簧振子的周期为T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,2.5π) s＝0.8 s，选项B正确；在t＝0.2 s时，y＝0.1 m，即振子到达最高点，此时振子的运动速度为零，选项C错误；只有从振子处于平衡位置或者最高点(或最低点)开始计时，经过eq \f(T,4)＝0.2 s，振子的位移才为A＝0.1 m，选项D错误；在一个周期内，振子的路程等于振幅的4倍，即0.4 m，选项E正确．答案：ABE4．解析：根据单摆周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可以知道，在同一地点，重力加速度g为定值，故周期的平方与其摆长成正比，故选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可以知道，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可以知道，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻的位置在平衡位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻的位置不在平衡位置，则无法确定，故选项E错误．答案：ABD5．解析：由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为F＝kx＝2 000 N/m×0.002 5 m＝5 N，方向指向x轴的负方向，并且现在正在远离O点向x轴的正方向运动，A、B正确；由图象可知，周期为2 s,0～4 s内振子做了两次全振动，通过的路程是s＝0.5 cm×4×2＝4 cm，C、D错误，E正确．答案：ABE6．解析：由图乙可知，振子做简谐振动的振幅为10 cm，其周期T＝4 s，t＝0和t＝4 s时，振子在负的最大位移处，即图甲中的B位置．由于振子做变速运动，故t＝2.5 s时，振子的位移应大于5 cm，故选项A、B正确，C、D错误，由a＝－eq \f(kx,m)可知，振子的最大加速度为400 m/s2，选项E正确．答案：ABE7．解析：由图乙可知，振子的固有周期T0＝4 s，驱动力的周期T＝8 s，因此A正确，B错误；由共振的条件和现象可知，当外在驱动力的频率(周期)与固有频率(周期)相同或接近时，将发生共振，受迫振动物体的振幅显著增大，因此C正确，而D错误．答案：AC8．解析：当x＝－0.06 m，设该时刻为t1则－0.06 m＝0.12 coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1( πt1－\f(π,3))) m得：πt1－eq \f(π,3) s＝eq \f(2,3)π s或πt1－eq \f(π,3) s＝eq \f(4,3) π s．又因为物体向x轴负方向运动，υ＜0，所以πt1－eq \f(π,3) s＝eq \f(2,3) π s，解得t1＝1 s．当物体第一次回到平衡位置时，设该时刻为t2，由于物体向x轴正方向运动，因此物体此时的简谐运动的相位应为eq \f(3,2) π，即πt2－eq \f(π,3) s＝eq \f(3,2) π s，解得t2＝eq \f(11,6) s，Δt＝t2－t1＝eq \f(5,6) s.答案：eq \f(5,6) s9．解析：弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为A＝0.5 m，选项A错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x＝2 m，振动一个周期，所以弹簧振子的周期为T＝eq \f(x,v)＝1 s，选项B正确；该弹簧振子所受最大回复力F＝kA＝10×0.5 N＝5 N．最大加速度为a＝eq \f(F,m)＝10 m/s2，选项C正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为Ep＝eq \f(1,2)ky2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由eq \f(1,2)mveq \o\al(2,m)＝eq \f(1,2)kA2可得该弹簧振子的最大速度为vm＝eq \r(\f(k,m))A＝eq \r(5) m/s，选项D错误，E正确．答案：BCE10．解析：(1)①单摆的周期T＝2πeq \r(\f(l－\f(d,2),g))，则l＝eq \f(g,4π2)T2＋eq \f(d,2)，所以l－T2图象为直线，其斜率k＝eq \f(g,4π2)，纵截距b＝eq \f(d,2)＞0，因此图象为c.由图象可知，eq \f(d,2)＝0.6 cm，则小球的直径d＝1.2 cm.②测量周期时，摆球摆动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动，摆长略微变大，则摆长的测量值偏小，测得的重力加速度偏小．(2)①根据简谐运动的图线知，单摆的周期T＝2.0 s.②根据T＝2πeq \r(\f(L＋\f(d,2),g))得T2＝eq \f(4π2,g)L＋eq \f(2π2d,g)，对比图线方程，可知图线的斜率k＝eq \f(4π2,g)＝4.04 s2/m，解得g＝9.76 m/s2.答案：(1)①c　1.2　②偏小　(2)①2.0　②9.76