第二章机械振动重难点练习-高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

重点练习1.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示，下列描述正确的是()A.t1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B.t2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C.t3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D.t4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值4x轴振动，平衡位置在坐标原点，0时振子的位移为0.1m，s时txt32.一简谐振子沿振子t4s.位移第一次为0.1m，时振子位移第二次为x0.1m，该振子的周期可能为x()416A.sB.8sC.sD.16s33mk3.已知弹簧振子的周期T2π，m为振子质量，k为弹簧劲度系数.如图所示，两木块A和B叠放在光滑水平面上，一起做简谐运动，质量分别为和，当它们运动到平衡位置mm12时，突然拿去A之后（对B的速度无影响），则()A.振子的频率不变4.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测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把，转速为240r/min.则()B.振子的振幅变小C.振子的周期变大D.振子的振幅变大、下振动开始时不转动摇把，让振子自由振动，A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5sB.当振子稳定振动时，它的振动频率是2HzC.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D.当转速减小时，弹簧振子的振幅增大5.如图所示，振子在A、A之间做简谐运动，O是平衡位置，B是的中点.已知振子经OOA到B所用的时间为t，经B向右第一次运动到A所用的时间为t，则()21C.ttD.振子的周期为121212126.如图甲所示，O是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，M、N是摆球所能到达的最远位置，()设向右为正方向，图A.单摆振动的周期为0.4sC.t0时摆球在M点B.单摆振动的频率是2.5HzD.单摆的摆长约为0.32m7.长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一可以看成质点的小球.在O点正下方，距O点3l为处的4P点固定一颗小钉子.现将小球拉到A点，轻绳被拉直，然后由静止释放小球.B点.已知A点与竖直平面内.当地的是小球运动的最低位置，C点（图中未标出）是小球能够到达的左方最高位置B点之间的高度差为h，.、、、、始终在同一hlABCPO重力加速度为g，不计空气阻力.下列说法不正确的是()A.B点与C点高度差等于hB.若钉子可在O、B间移动且与B点距离合适，小球3πlC.小球从离开A点到第一次回到A点用时2g有可能绕P点做完整的圆周运动3πlD.小球从离开A点到第一次回到A点用时4g8.为了交通安全，减速的的目.一排等间距为1.5m，一常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应.如果某路面上的减速带的间辆固有频率为2Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是()A.当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为2HzB.当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸的最厉害C.、当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸D.汽车速度越大，颠簸的就越厉害A做简谐运动的振动方程为x3sin100tB做简谐运动的振动方程为Ax5sin100tm.比较A、B的运动()6BA.振幅是矢量，A的振幅是6m，B的振幅是10mB.周期是标量，A、B周期相等，为100sC.A振动的频率f等于B振动的频率fABD.A的相位始终落后B的相位π32.如图所示是表示一质点做简谐运动的图像，下列说法不正确的是()A.t0时刻振C.t时刻振子的位移最大3.如图所示，物体A置于物体子的加速度最大B.t时刻振子正通过平衡位置向正方向运动1D.t时刻振子正通过平衡位置向正方向运动23B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连。在弹性限度范围内，和在光滑水平面上做往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止，则下列说AB法正确的是()A.A和B均做简谐运动B.作用在A上的C.B对A的静摩擦力始终对A做负功，D.B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力对B不做4.某实验小组在研究单摆时改进了实验方，案将一力传感器连接到计算机上。图1中O点为静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比而A对B的静摩擦力对B不做功功单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至点，此时细线处于张紧状态。由位置AA静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的AC之间来回摆动，其中点为最低位置，、BAOBOOB,小于5°且大小未知，同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F曲线，如图2所示（A点开始运动的时是()。且图中t0时刻为摆球图中所标字母均为已知量），从随时间变化的t刻。已知摆长为，重力加速度为。根据题中（包括图中）所给的信息，lg下列说法正确的A.该单摆的周期为t2F2F量为maxB.摆球的质min3gC.若增加摆球的质量，则测得单摆的周期变小D.若在地球的两极做该实验，则测得单摆的周期最大2F2FglE.摆球在最低点B时的速度大小为maxF2FminmaxminLOO5.一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点正下方的点钉一个光滑的钉子，使2，O将小球拉至处释放，小球将在A、、间来回运动，若运动中摆线竖与直方向的夹角小ABC于5°，重力加速度为，则g以下说法正确的是()A.摆角大小不变B.A和C两点在同一水平面上LLLgL)2gC.周期T2π()D.周期Tπ(g2g6.在“用单摆测量重力加速度”实验中，某同学将摆悬挂后，进行如下操作：A.测摆长L：用米尺量出摆线的长度，用游标卡尺测出摆球直径得到半径，摆线长加上摆球半径得到摆长.B.测周期T：将摆球拉起，然后放开.在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按下秒表停止计时.t.30读出这段时间t，算出单摆的周期TC.将测得的L和T代入单摆的周期公式，算出g，改变摆长多次重复实验，求出g的平均值，将它作为实验的最后结果写入实验报告.（1）请指出上面步骤中遗漏或错误的地方.要求写出该步骤的字母：_______，并加以改正：_____________.（2）实验过程中发现单摆的摆角逐渐减小，某次使用摆长为0.960m的单摆，如图所示.摆5开始振动，某次当摆球从A到B经过平衡位置O时开始计时，发现该单摆球从摆角随后经过30次全振动的总时间是59.6s，经过50次全振动停止在平衡位置.该次测得当地的重力加速度值约为_________m/s2（π取3.14，结果保留两位小数）.的影响，测得的重力加速度值__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）.7.如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间.现将摆球拉到A点，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①则②由于空气阻力.图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t0为摆球从A点开始运动的时刻，g取10m/s2.（1）求单摆的振动周期和摆长（2）求摆球的质量（3）求摆球运动过程中的最大速度...答案以及解析重点练习1.答案：解析：由题图可知，在t1s和t3s时，振子偏离平衡位置最远，速度为零，回复力最大，t2s和t4s时，振子位于平衡位A加速度最大，方向指向平衡位置，A正确，C错误；在置，速度最大，回复力和加速度均为零，B、D错误.2.答案：B4s8幅等于0.1m，则T4ss，即振子的周期为；如果振幅大于，0.1m338s解析：如果振342s44则周期T2s8s，故B正确.333.答案：B解析：弹簧振子的质量减小，则周期变小，频率变大，故A、C错误；振子运动到平衡位置时速度最大，弹簧的弹性势能为零，拿去A之后，系统的机械能减小，由机械能守恒定律知，振子到达最大位移处时弹簧的弹性势能减小，其形变量减小，则振幅减小，故B正确，D错误.4.答案：D解析：摇把的转速为240r/min，则驱动力的周期T0.25s，频率f4Hz，当振子稳定振动时，它的振动周期为0.25s，振动频率为4Hz，故A、B错误；当转速减小时，驱动力的频率减小，接近振子的固有频率，振子的振幅增大，故C错误，D正确.5.答案：B解析：根据振子远离平衡位置时速度逐渐减小可知，振子第一次从平衡位置运动到B处的平均速度大于第一次从B处运动到最大位移处的平均速度，因位移相同，则有，由题tt12T4意可知，则T，故B正确，A、C、D错误tt12.tt4126.答案：C乙知周期T0.8s，选项A错误；频率f1解析：由题图1.25Hz，选项B错误；由题负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球在M点，选项T图乙知，t0时摆球在C正确；由单摆的周期公式T2πl，得lgT0.16m，选项D错误2.4πg27.答案：D解析：小球摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，在两侧最高点动能均为零，则重力势能相等，即、两点高度相同，、两点的高度差等于h，故A正确；若钉子位置足够ACBC低，小球有可能绕P点做完整的圆周运动，故B正确；小球每个周期在A、B之间运动的时1l1πl，故小球摆动的周期为2gtTπtT间为2，在、之间运动的时间为22BC11g23πlTtt，C正确，D错误.D符合题意.2g128.答案：Bv5l1.510HzHz，故A错误；由3解析：当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为f11.53m/s时，汽车达到vl汽车的固有周期为汽车的速度T0.5s，则T可知，T0.5f共振，颠簸的最厉害；故C、D错误，B正确.难点练习1.答案：C解析：振幅是标量，A、B的振幅分别是3m、5m，A错误；周期为标量，A、B的周期相B错误；因为TT，故ff，C正确；2π2π等，T大小为s6.28102s，100ABABπ为定值，D错误.3AB2.答案：B解析：从图像可以看出，0时刻，振子在正的最大位移处，此时振子速度为零，加速度t最大，A项正确；~时刻振子的位移为负，因此该时刻振子正通过平衡位置向负方向运tt12动，B项错误；时刻振子在负的最大位移处，因此可以说是该时刻位移最大，C项正确；t2时刻以，后振子的位移为正，所以该时刻振子正通过平衡位置向正方向运动，D项正确.Bt3符合题意.3.答案：AB解析：物体A、B保持相对静止，在轻质弹簧作用下做简谐运动，故A正确；对A、B整体)，对A由牛顿第二定律得Fma，解kx(mma由牛顿第二定律得得fAABmkAFfx，故B正确；在靠近平衡位置的过程中，对的静摩擦力对做正功，BAAmmAB在远离平衡位置的过程中，对的静摩擦力对做负功，同样，对的静摩擦力对BA也做功，故CD错误。4.答案：ABEAABB解析：由题图2可知单摆的周期，故A项正确；在点拉力有最大值，根据牛顿第BFTt2v2二定律mgm，在、两点拉力有最小值，mgcos，由点到点根FminFACFABmaxlF2F1据机械能守恒定律有mgl(1cos)，由此可求得摆球的质量mmax3g，在B2mv2min2FFgl点时的速度，故、两项正确；单摆的周期与质量无关，项错误；BECvmaxminF2FmaxminL地球的两极重力加速度最大，赤道重力加速度最小，由单摆周期T2π可知，若在地球g的两极做该实验，所以测得单摆的周期最小，若在地球赤道上做该实验，则测得单摆的周期最大，D项错误。5.答案：BD解析：小球在运动过程中，摆线的拉力不做功，只有重力做功，其机械能守恒，可知和AC两点在同一水平面上，由于摆长会发生变化，所以摆角大小是变化的，故A错误，B正确；L1小球从到的时间为LπLt2π1πL,，从B到C的时间为2g22gABt