2024年高考物理一轮考点复习 课时规范练22 机械振动

课时规范练22机械振动

基础对点练

i.（简谐运动的物理量）做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量

是（）

A.位移B.速度

C.加速度D.回复力

2.（受迫振动和共振）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2Hz。现匀速转动摇把，转

速为240r/min。则下列说法正确的是（）

，，'，，，，，，，，，，，，，，，，，，，》，，，

A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s

B.当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz

C.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大

D.当转速减小时，弹簧振子的振幅不变

3.（单摆）做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置

时速度减小为原来的也则单摆振动的（）

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

4.（弹簧振子特点）如图所示，光滑斜面的倾角为仇劲度系数为左的轻弹簧上端固定在斜面

的挡板上，下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。将小球沿斜面上移并保持弹簧

处于原长状态，然后松开小球，则（）

A.小球运动过程中机械能守恒

B.小球在最低点的加速度大小为0

C.有且仅有弹簧弹力充当小球运动的回复力

D.小球做简谐运动的振幅为色网

5.（受迫振动与共振）（2023广西钦州期末）飞力士棒是一种物理治疗康复器材，利用该棒能

有效锻炼躯干肌肉。标准型飞力士棒的整体结构如图所示,两端的负重头用一根软棒连

接，中间有一握柄。锻炼时用双手握住握柄驱动飞力士棒振动，已知该棒的固有频率为8

Hz,下列关于飞力士棒的认识正确的是（）

A.双手驱动飞力士棒振动的频率越大，飞力士棒的振幅一定越大

B.双手驱动飞力士棒振动的周期为0.2s时，飞力士棒振动的频率为8Hz

C.双手驱动飞力士棒振动的周期为0.125s时，会产生共振现象

D.若负重头的质量减小，则飞力士棒的固有频率不变

6.（单摆与共振）（2023广东佛山一模）将一台智能手机水平粘在秋千的座椅上，使手机边缘

与座椅边缘平行（如图甲所示），让秋千以小摆角（小于5°）自由摆动，此时秋千可看作一个

理想的单摆,摆长为小从手机传感器中得到了其垂直手机平面方向的关系图像如

图乙所示。则以下说法正确的是（）

A.秋千从摆动到停下的过程可看作受迫振动

B.当秋千摆至最低点时，秋千对手机的支持力小于手机所受的重力

C.秋千摆动的周期为叁力

D.该地的重力加速度

（七3寸1）

7.（简谐运动的表达式、受迫振动和共振）一弹簧振子的位移y随时间/变化的关系式为

y=0.1sin2.5位,位移y的单位为m,时间t的单位为s。在r=0.2s时，振子的运动速度

为，该振子在频率为力的周期性驱动力的作用下做受迫振动时振幅最大，则力为

_______Hzo

素养综合练

8.（多选）如图所示，光滑绝缘圆弧轨道的半径为民最低点N点左侧处于垂直于纸面向外

的匀强磁场中，现将一带负电的小球（可视为质点）自最低点右侧的M点静止释放，M、N

两点间的距离远小于轨道半径R,小球到达最左侧的位置为尸点（图中未画出），小球运动

过程中始终未脱离轨道，已知重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.尸点比〃点高

B.小球向左经过N点后，对轨道的压力立即变大

C.小球在P点和〃点处对轨道的压力大小不相等

D.小球运动的周期为2兀

9.如图所示,两个摆长均为L的单摆，摆球A、B质量分别为机1、冽2,悬点均为。。在。

点正下方0.19L处固定一小钉。初始时刻B静止于最低点，其摆线紧贴小钉右侧,A从图

示位置由静止释放（。足够小），在最低点与B发生弹性正碰。两摆在整个运动过程中均

满足简谐运动条件,悬线始终保持绷紧状态且长度不变，摆球可视为质点,不计碰撞时间

及空气阻力,重力加速度为g。下列选项正确的是（）

I

AOBO

A.若根产侬，则A、B在摆动过程中最大振幅之比为9：10

B.若加尸加2,则每经过1.9兀时间A回到最高点

C.若用i＞加2,则A与B第二次碰撞不在最低点

D.若加i＜侬，则A与B第二次碰撞必在最低点

10.（2023山东高三模拟）如图所示，水平面上固定光滑圆弧面A5。,水平宽度为L,高为h,

且满足£＞＞鼠小球从顶端A处由静止释放，沿弧面滑到底端。经历的时间为，，若在圆弧

面上放一光滑平板ACR仍将小球从A点由静止释放，沿平板滑到D的时间为（）

A

C

B

D

L

A./B.—?

TT

c3D.鸣

TTTT

11.（多选）（2023四川省质检）如图所示,倾角为8、光滑的斜面体固定在水平面

上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为mo的物体B,上

端放着质量为m的物体P（P与弹簧不拴接）,现沿斜面向下压一段距离后由静止释放,P

就沿斜面做简谐运动，振动过程中,P始终没有离开弹簧,重力加速度为4则（）

A.P振动的振幅的最大值为二丝

B.P振动的振幅的最大值为誓竺

k

C.P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力为mogsinO+mgsin0

D.P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力为mogsin6+2机gsin0

12.（2023广东珠海二中期中）如图所示，在倾角为6=30°的固定光滑斜面上，有两个用轻

质弹簧相连的物体A和B,它们的质量均为m=2kg,弹簧的劲度系数为左=100N/m,C为

一固定挡板，现让一质量也为m=2kg的物体D在A上方某处由静止释放,D和A相碰后

立即粘为一体，此后做简谐运动，运动过程中，物体B对C的最小弹力为F=5N,重力加速

度g取10m/s2o

（1）B、C间弹力最小时，求弹簧的形变量；

（2）求简谐运动的振幅；

（3）若弹簧振子的周期为T=2兀器"为振子质量,左为弹簧劲度系数。以平衡位置为原点,

沿斜面向下为正方向，振子在最低点作为0时刻，请写出振子的振动方程。

答案：

1.B解析做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，位移相同，回复力相同，加速度

相同,速度的大小相等但方向不一定相同，所以可能不同的物理量是速度，选项B正确。

2.B解析匀速转动摇把，弹簧振子做受迫振动,振动频率与驱动力频率一致，由题意知，

驱动力频率为了=4Hz,周期为T=0.25s,故当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz,周期

是0.25s,A错误,B正确;当转速增大时，驱动力频率远离固有频率，弹簧振子的振幅减小,

当转速减小时，驱动力频率接近固有频率，弹簧振子的振幅增大,C、D错误。

3.C解析由单摆周期公式7=2兀1知，周期只与/、g有关,与机和v无关,故周期不变，

其频率不变;在没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为力,最低点速度为％则

4.D解析小球运动过程中，除重力做功外,还有弹簧的弹力做功，则小球的机械能不守

恒，选项A错误;根据对称可知，小球在最低点时的加速度等于开始时弹簧处在原长时的

加速度，即大小为a=gsina选项B错误;弹簧弹力与重力沿斜面方向的分量的合力充当

小球运动的回复力，选项C错误;小球的平衡位置满足机gsin。=协,可知小球做简谐运动

的振幅为人=制空选项D正确。

5.C解析双手驱动飞力士棒振动的周期为0.125s时，飞力士棒振动的频率为/=*解得

上8Hz,即闫周，可知此时会产生共振现象，飞力士棒的振幅最大，若双手驱动飞力士棒振

动的频率超过固有频率，频率越大，飞力士棒的振幅反而减小，故A错误,C正确;双手驱动

飞力士棒振动的周期为0.2s时，飞力士棒振动的频率为了="，解得/=5Hz,故B错误;若

负重头的质量减小,则飞力士棒的固有频率会发生变化，故D错误。

6.D解析秋千从摆动到停下的过程受空气阻力，振幅不断减小，为阻尼振动，故A错误；

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在最低点，合力提供向心力斤-"琢="号,秋千对手机的支持力八=帆?+"号,故秋千对手机

的支持力大于手机的重力，故B错误;秋千的周期为从最大振幅偏角到另外一最大振幅

偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用的时间,所以两次经过最低点，有两次向心加速度

最大，根据垂直手机平面方向的关系图像，可知周期为T=/3-/I,故C错误;根据单摆周

期公式T=t3-h=27i白，故当地重力加速度g=/当，故D正确。

7g(G-Q)

7.答案01.25

解析由弹簧振子的振动方程可知，该振子的周期为T=£=0.8s,当f=0.2s时，振子从平

2.511

衡位置开始,振动了四分之一周期，即此时振子在最大位移处，所以振子的运动速度为

1

O^o=-=1.25Hzo

8.BD解析小球在槽中运动时，由于只有重力做功，则机械能守恒，则P点与M点等高，

选项A错误;小球向左经过N点后,因洛伦兹力方向向下，则对轨道的压力立即变大，选项

B正确;小球在尸点和〃点处只受到重力和轨道的支持力，且P、”两点关于最低点位

置对称，则对轨道的压力大小相等，选项C错误;因为M、N两点间的距离远小于轨道半

径氏则小球的运动可看作单摆，则小球运动的周期为T=2n选项D正确。

9.D解析若机i=m,则两球碰撞后交换速度，所以A、B在摆动过程中最大振幅相等,A

错误。若m1=他,两球的振动完全一样，所以每经过2兀1时间A回到最高点,B错误。摆

长为L时周期为T=2itR摆长为0.81L时周期为r=1.87rR若机i＞加2,则碰后A球向右

运动，摆长变为0.81£,B球摆回最低点后向左运动时，摆长为0.8",所以两摆的周期均为

T//=lr+lr=L9JI但即第一次在最低点碰撞后，经过一个周期发生第二次碰撞，位置仍然

227g

在最低点,C错误。若机i＜侬，则A与B碰后,A反弹，两球的摆长一样，周期一样,所以各

经过半个周期后,在最低点发生第二次碰撞,D正确。

10.B解析设该圆弧对应的半径为R,小球沿光滑圆弧面A3。运动到底端的时间相当

于摆长为R的单摆周期的3则有/32兀£=-监，小球沿光滑斜面ACD滑到。的时间

447g27g

等于从圆的最高点做自由落体运动滑落到。的时间，即t'=户=2监，所以r=当,故选

\9口

Bo

HAD解析根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时,所受合力为零，设

此时弹簧的形变量为x,根据平衡条件有mgsin。=瓦解得广当竺，根据题意可知,P向上

达到最高点位置时，弹簧恰好恢复原长，此位置是P