【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲　机械振动 作业.doc

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1、金版教程高考总复习·物理（新教材）第1讲机械振动 时间：40分钟 满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。其中16题为单选，710题为多选)1一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是()A若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也相同D振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同答案D解析弹簧振子做简谐运动时，加速度方向与位移方向总是相反，若位移为负值，加速度一定为正值，而速度可能为正值，也可能为负值，故A错误。振子每次通过平衡位置时，加速度为零，由于速度

2、有两种方向，所以速度大小相同，方向可能不同，故B、C错误。振子每次通过同一位置时，位移相同，回复力相同，加速度一定相同，速度大小相同，方向可能不同，故D正确。2(2020·北京市东城区一模)如图甲所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与一个带孔小球连接，小球穿在水平固定的光滑杆上。O点为小球的平衡位置，并以其为坐标原点建立x轴。小球可在a、b两点之间做简谐运动。图乙为小球的振动图像。下列说法正确的是()At1时刻小球运动到b点Bt2时刻小球的速度为零C从t1到t2时间内小球的回复力变大D从t3到t4时间内小球的加速度变小答案D解析由图乙可知，t1时刻小球运动到x轴负向最大位移处即a

3、点，故A错误；由图乙可知，t2时刻小球在平衡位置，则速度最大，故B错误；由图乙可知，从t1到t2时间内小球从aO，则小球的回复力变小，故C错误；由图乙可知，从t3到t4时间内小球从bO，则小球距离平衡位置的位移变小，由kxma，可知小球的加速度变小，故D正确。3(2020·山东省潍坊市期末)某质点做简谐运动的振幅为A，周期为T，则质点在时间内的最大路程是()A1.5A B.A C.0.5A D.0.2A答案B解析质点振动速度越大，在相同时间内的振动路程越大，已知质点在平衡位置处速度最大，所以质点在平衡位置上下方各振动时间的路程为时间内的最大路程，且sm2AsinA，B正确，A、C、D

4、错误。4(2020·山东省德州市一模)用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度，用装有墨水的小漏斗和细线做成单摆，水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下方。物体带动纸带一起向左匀加速运动时，让单摆小幅度前后摆动，于是在纸带上留下如图所示的径迹。图乙为某次实验中获得的纸带的俯视图，径迹与中央虚线的交点分别为A、B、C、D，用刻度尺测出A、B间的距离为x1；C、D间的距离为x2。已知单摆的摆长为L，重力加速度为g，则此次实验中测得的物体的加速度为()A. B.C. D.答案B解析由题意可知，AB段、BC段、CD段的时间相等且都等于单摆的半周期，由匀变速直线运动规律得x2x12

5、a2，其中T为单摆的周期，则T2 ，联立解得a，故A、C、D错误，B正确。5.(2020·北京市高三下高考临门一脚全真模拟)如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v，方向向下，动能为Ek。下列说法错误的是()A如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2t1的最小值小于B如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2t1的最小值为TC物块通过O点时动能最大D当物块通过O点时，其加速度最小答案B解析物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在

6、t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2t1的最小值小于，A正确；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2t1的最小值可以小于T，B错误；图中O点是平衡位置，物块经过O点时速度最大，动能最大，加速度最小，C、D正确。本题选说法错误的，故选B。6.(2020·山东省青岛市西海岸新区4月模拟)两单摆在不同的驱动力作用下其振幅A随驱动力频率f变化的图像如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是()A单摆振动时的频率与固有频率有关，振幅与固有频率无关B若两单摆放在同一地点，则甲、乙两单摆的摆长之比为41C若两单摆摆长相同放在不同的地点，则甲

7、、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为41D周期为2 s的单摆叫作秒摆，在地面附近，秒摆的摆长约为2 m答案B解析做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，由驱动力的频率决定，与物体的固有频率无关，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，发生共振，物体的振幅最大，A错误；由图像可知，甲、乙两个单摆的固有频率之比为12，由T2 可知，l，若两单摆放在同一地点，则甲、乙两单摆的摆长之比为41，若两单摆摆长相同放在不同的地点，则甲、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为14，B正确，C错误；周期为2 s的单摆叫作秒摆，在地面附近，秒摆的摆长l1 m，D错误。7(2020·江苏省常州市期末)关于某物体受

8、迫振动的共振曲线，下列判断正确的是()A物体的固有频率等于f0B物体做受迫振动时的频率等于f0C物体做受迫振动时振幅相同，则频率必相同D为避免共振发生，应该让驱动力的频率远离f0答案AD解析当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，由图可知，物体的固有频率等于f0，A正确；物体做受迫振动时，只有当发生共振时频率才是f0，即物体做受迫振动的频率不一定等于f0，B错误；由题图可知，物体做受迫振动时振幅相同，频率不一定相同，C错误；根据产生共振的条件可知，为避免共振发生，应该让驱动力的频率远离f0，D正确。8.如图所示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

9、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t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆答案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T2得知，甲、乙两单摆的摆长相等，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，B正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的摆球质量未知，故无法比较机械能的大小，C错误；在t0.5 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，则乙摆具有正向最大加速度，D正确。9.(2020·天津市南开翔宇学校高三第八次统练)如图，轻弹簧上端固定，下

10、端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t) m。t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度，取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的是()Ah1.7 mB简谐运动的周期是0.8 sC0.6 s内物块运动的路程是0.2 mDt0.4 s时，物块与小球运动方向相反答案AB解析由简谐运动表达式可得，t0.6 s时，物块的位移为y0.1sin(2.5×0.6) m0.1 m；则对小球有：hygt2，计算得出h1.7 m，所以A正确；由物块简谐运动的表达式可以知道，物块简谐运动

11、的周期T s0.8 s，故B正确；振幅为0.1 m，则0.6 sT内物块运动的路程为3A0.3 m，故C错误；t0.4 s时，y0，物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，故D错误。10. 如图所示，甲、乙两木块叠放在光滑水平面上，质量分别为m和M，甲木块与乙木块之间的最大静摩擦力为fm，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AB它们的振幅不能大于AC它们的最大加速度不能大于D它们的最大加速度不能大于答案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在最大位移处达到

12、最大。根据牛顿第二定律，以甲木块为研究对象，最大加速度am，C错误，D正确；以甲、乙两木块整体为研究对象，kAmax(Mm)am，代入am得，Amax，A错误，B正确。二、非选择题(本题共3小题，共40分)11(2021·北京市朝阳区高三(上)期末节选)(12分)如图1所示，绝缘细线的一端系一带正电小球，另一端固定在O点，整个装置处于光滑绝缘水平面上，空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，小球静止时处于A点，图2为俯视图。已知细线长度为L，小球质量为m，带电荷量大小为q，重力加速度为g，不计空气阻力，细线的长度不变。保持细线伸直，将小球在水平面上拉离A点一个很小的距离，由静

13、止释放，小球将做简谐运动，类比单摆的周期公式求出小球做简谐运动的周期。答案2 解析单摆的周期公式为T2 由牛顿第二定律得qEma解得a将ga代入单摆的周期公式得，小球做简谐运动的周期T2 。12.(2020·河南省三市第二次质量检测)(12分)如图所示，一质量为mB2 kg的物体B放在水平地面上，一劲度系数为k500 N/m的轻质弹簧，下端与物体B相连，上端与一质量为mC1.5 kg的物体C相连，在C的上方放一物体D。弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体D后，物体C就沿竖直方向上下做简谐运动，且当物体C竖直向上运动到最高点时，物体B对地面压力刚好为零。g10 m/s2。试求

14、：(1)C沿竖直方向上下做简谐运动的振幅；(2)物体D的质量。答案(1)0.07 m(2)3.5 kg解析(1)由题意可知，弹簧被压缩到弹力等于物体C重力的位置即为物体C沿竖直方向做简谐运动的平衡位置。设物体D放在物体C上之前，物体C静止在弹簧上端时弹簧的压缩量为x1，则有mCgkx1代入数据解得x10.03 m设去掉物体D后，物体C运动到最高点时弹簧的伸长量为x3，则有mBgkx3代入数据解得x30.04 m设物体C在竖直方向做简谐运动的振幅为A，由简谐运动规律知Ax1x30.03 m0.04 m0.07 m。(2)设物体D放在物体C上静止时，弹簧的压缩量为x2，则有(mCmD)gkx2分析

15、物体C做简谐运动的过程可知，x2x3A0.07 m则代入数据可得mD3.5 kg。13(16分)地心隧道是根据凡尔纳的地心游记所设想出的一条假想隧道，它是一条穿过地心的笔直隧道，如图所示。假设地球的半径为R，质量分布均匀，地球表面的重力加速度为g。已知均匀球壳对壳内物体引力为零。(1)不计阻力，若将物体从隧道口静止释放，试证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动；(2)理论表明：做简谐运动的物体的周期T2 ，其中，m为振子的质量，物体的回复力为Fkx，求物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要的时间t(地球半径R6400 km，地球表面的重力加速度为g10 m/s2)。答案(1)证明见解析(2)41.9 min解析(1)物体在地表时重力近似等于万有引力，有：mgMR3以地心为位移起点，设某时刻物体的位移为x，则半径为|x|的球的质量M··|x|3，由于均匀球壳对壳内物体引力为零，则此时物体所受引力大小FG考虑到F与x方向相反，联立可得：Fx，为常数，即该物体的运动为简谐运动。(2)由Fkx，Fx，得k，代入T2 得，该物体做简谐运动的周期为：T2 物体从隧道口一端静止释放后到达另一端所用的时间为半个周期，则有：t 地球半径R6400 km6.4×106 m，地表重力加速度为g10 m/s2，3.14，代入数据可得：t2512 s41.9 min。