2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题42-机械振动(含答案).pdf
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1、2 0 2 3届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题4 2机械振动特训目标特训内容目 标 1简谐运动的基本规律(1T-4T)目 标 2简谐运动的图像(5 L 8 T)目标3单 摆 模 型(9T 12T)目标4受迫振动和共振(13T-16T)【特训典例】一、简谐运动的基本规律1.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质策是乙的质量的2倍,弹簧振子做简谐运动的周期7=2了 后,式中,”为振子的质量,上为弹簧的劲度系数。当细线突然断开后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中()4 甲 乙,A.甲的振幅大于乙的振幅B.甲的振幅小于乙的振幅C.乙的最大
2、速度是甲的最大速度的右倍D.甲的振动周期是乙的振动周期的2倍2.如图所示,劲度系数为的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘,圆盘处于静止状态。现将质量为,”的粘性小球自离圆盘才高处静止释放,与盘发生完全非弹性碰撞,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动B.圆盘做简谐运动的振幅 为 半kC.振动过程中圆盘的最大速度为 竺 回MD.碰后向下运动过程中,小球和圆盘的事力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大3.如图所示,质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳,左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现 将 质 量 为 的 钩
3、 码B挂于弹簧下端,当弹簧处于原长时,将B山静止释放,当B下降到最低点时(未着地),A时水平桌面的压力刚好为零,此时A左边轻绳与水平方向夹角为45。轻绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是()A.M=2B.M=yjlmC.在B从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B先做负功后做正功D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中,B克服弹簧弹力做的功等于B动能的增加量4.弹簧振子做简谐运动,。为平衡位置,当它经过 点。时开始计时,经过0.3 s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期可能为A.0.53s B.1.4s C.1.6s D.2
4、二、简谐运动的图像5.一质点做简谐运动的图像如图所示,则该质点()A.在0.015s时,速度与加速度都为一X方向B.在0.01 0.03s内,速度与加速度先反方向后同方向,且速度是先减小后增大,加速度是先增大后减小C.在第8个0.01s内,速度与位移方向相同,且都在不断增大D.在 每1s内,回复力的大小有100次为零6.一质点做简谐运动,周期为7,其振动图像如图所示。质 点 在 小 小G时刻的位移大小相同,且&=-=*则 竽 等 于()7.如图甲所示,粗细均匀的筷子一头缠上铁丝竖更漂浮在水中,水面足够大。把筷子向下缓慢按压一小段距离后释放,以竖直向上为正方向,筷子振动图像如图乙所示。则()甲A
5、.筷子在”时刻浮力小于重力B.筷子在S时刻动量最小C.筷子在“到酎过程合外力的冲量方向竖直向下D.筷子在振动过程中机械能守恒8.如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接轻质薄板。,=0时刻,-物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像(x-Z)如图乙所示,其中f=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则()Or A./=0.2s后物块做简谐运动B.r=0.4s时物块的加速度大于重力加速度C.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后振动的周期增大D.,=0.2s后物块坐标位置随时间变化关系为x=O.3+O.2sin-
6、y(/-0.2)-(m)三、单摆模型9.如图所示,房顶上固定一根长2.5m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿卜一,细线卜端系了一个小球(可视为质点 打 开 窗 子,让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅度摆动,窗上沿到房顶的高度为L 6 m,不计空气阻力,g取10m/s2,则小球从最左端运动到最右端所用的最短时间为()A.2.0於B.0.4;rsC.0.6sD.1.2rs1 0.竖在面内有一半径为R的光滑圆弧轨道A 8,其对应的圆心角为10。,A、8两点等岛,CQ为竖直电径。在A、。两点间固定光滑直斜面,直斜面在。处 与 光 滑 圆 弧 轨 道 平 滑 相 接,将一小球由A点静止释放沿直斜面A。下滑,小球可
7、视为质点,则下列说法正确的是()A.小球从A到D的时间等于从D到B的时间B.小球从A到D的时间小于从。到B的时间C.由题中数据可以求得小球在0 8 圆弧轨道上通过。点时对轨道的压力D.若将两个小球分别从A、C两点同时由静止释放,它们会同时到达。点11.如图所示,几个摆长相同的单摆,它们在不同条件下的周期分别为Z、刀、刀、刀,关于周期大小关系的判断,正确的是()12.小吴和小智组成的小组用如图所示实验装置研究沙摆小角度振动的规律。漏斗静止时下端接近水平薄木板,摆动的竖直面与木板交线为M W,木板中线0。垂 直 于 当 沿。匀速拉动薄木板时,漏斗中漏出的沙在板上形成特定形状的曲线。可改变单摆的最大
8、摆角、搓长、拉木板的速度进行多次实验。实验中,沙漏重心位置的变化可以忽略。当拉木板的速度为v时,在木板上长度为s 的阴影区留下图所示的实线同一木板另一次实验得到的结果为如图所示的实线瓦 在木板平面以。为横轴,垂直0。建立纵轴,可以对图线进行研究。卜.列说法正确的是()OA.图横轴可以代表时间轴,其中的实线 时 应的阴影区表示的时长为上VB.若图中实线a 为正弦曲线,则对应的沙摆的运动可近似看作简谐运动C.可判断出图中实线对应的沙摆最大摆角比实线“的小D.可判断出图中实线b 对应的沙摆摆长比实线的短四、受迫振动和共振1 3.图(a)为演示单摆共振的装置,实验时依次让不同的单摆先摆起来,观察单摆P
9、(图中未标出)能达到的最大振幅A 和稳定时的振动频率了,并描点记录在图(b)中,用光滑曲线连接各点得到如图(b)所示曲线。取重力加速度g=/m/s2,下列说法正确的是()A.单摆P 的固有频率约为1HzB.装 置(a)中只有一个单摆的摆长约为1.0mC.当单摆P 稳定时的振动频率为1.0Hz时,光振动的单摆摆长约为0.25mD.单摆P 的振动周期总为2s1 4.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行列车经过钢轨接缝处时,车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6m,列车固有振动周期为0.2 8
10、 s,下列说法正确的是()A.列车的危险速率为45m/sB.列车过桥需要减速,是为了防止列车对桥压力过大C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D.减少钢凯的长度有利于列车高速运行1 5.如图甲所示,一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时.,固定在圆盘上的小圆柱带动个丁形支架在竖囱方向运动,使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统做受迫振动。圆盘静止时,在弹簧原长位置释放小球,小球做简谐振动的图像如图乙所示(竖直向上为正方向)。下列说法正确的是()A.Ols内小球所受的回复力不断减小,且方向为x轴正方向B.运动过程中小球的加速度不断变化,最大加速度可能大于垂力加速度gC.若圆盘以30r/mi
11、n匀速转动,小球振动达到稳定时其振动的周期为4sD.若圆盘以30r/min匀速转动,欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小1 6.如图所示团、伺图线为两单摆分别做受迫振动的共振曲线,则卜列说法正确的是()A.若两单摆分别在月球上和地球上做受迫振动,且摆长相同,则图线团表示在月球上的单摆的共振曲线B.若两单摆是在地球上同一地点做受迫振动,则两单摆摆长之比/田。=25凶C.图线面若是在地面上的单摆的共振曲线,则该单撰摆长约为0.5mD.若摆长均为I m,则图线1 3是在地面上的单摆的共振曲线2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题4 2 机械振动特训目标特训内容目标1简谐运动的基本规律(
12、1T-4T)目标2简谐运动的图像(5T-8T)目标3单摆模型(9T12T)目标4受迫振动和共振(13T16T)【特训典例】一、简谐运动的基本规律1.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质量是乙的质量的2倍,弹簧振子做简谐运动的周期7=2”后,式中,”为振了的质量,为弹簧的劲度系数。当细线突然断开后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中()刁 甲 乙,A.甲的振幅大于乙的振幅B.甲的振幅小于乙的振幅C.乙的及大速度是甲的最大速度的近倍D.甲的振动周期是乙的振动周期的2倍【答案】C【详解】A B.细线断开前,两根弹簧伸长的长度相同,离开平衡位置的最
13、大距离相同,即两物块的振幅定 相 同,故AB错误:C.细线断开的瞬间,两根弹簧的弹性势能相同,到达平衡位置时,甲、乙的动能最大且相同,由于甲的质量是乙的质量的2倍,根 据 线=gn2可知,乙的最大速度定是中的最大速吱的0倍,故CiE确;D.根据T=2兀 后可知,甲的振动周期是乙的振动周期的7 2倍,故D错误。收选C.2.如图所示,劲度系数为A的轻弹簧下端悬挂一质量为例的圆盘,圆盘处于静止状态。现将质量为,”的粘性小球自离圆盘高处静止释放,与盘发生完全非弹性碰撞,不计空气阻力,下列说法正确的是()/A.圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动B.圆盘做简谐运动的振幅为?kc.振动过程中圆盘的最
14、大速度为 空 匣M +”?D.碰后向下运动过程中,小球和圆盘的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大【答案】D【详解】A.以小球和圆盘组成的系统为研究对象,系统做简谐运动,平衡位置处合外力应为零,而碰后瞬间,系统合外力不为零,A错误;B.上述分析可知,开始的位置不是最大位移处,开始时吸=乜 球粘在盘子上一起静止的位置满足Lg所以从开始磁撞到平衡位置距离为无管蛔筝B错误;C.小球自4处静止释放,与盘发牛.完全非弹性碰撞,由动T守恒m =+斗由匀变速It线运动,速度位移关系/=2gh联立解得匕=四匣两者碰撞瞬间由牛顿第二定律(?+M)8-5 =m a即储八;两看做加M 4-/M速度减小的加速运动
15、,当。=0时.速 度 最、,之后做减速运动到最低京,故 执!中.圆盘的速度应大吆皿C错误:M+帆D.设小球和同蓝所具有的的总能,为,则由能吊守恒可知E=Ef&+Ep*+线 因为系统速度读先增人后减小,故小球的动能先增大后减小,所以小球和圆盘的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大。D正确:故选D。3.如图所示,质量为例 的物块A放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳,左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连.现将质量为机的钩码B挂于弹簧卜端,当弹簧处于原长时,将B由静止释放,当B下降到最低点时(未着地),A对水平桌面的压力刚好为零,此时A左边轻绳与水平方向夹角为4 5
16、3轻绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是()A.M -2B.M =&“C.在B从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B先做负功后做正功D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中,B克服弹簧弹力做的功等于B动能的增加量【答案】B【详解】A B.由题意可知B物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动,根据简谐运动的对称性,在最低点的加速度为竖直向上的g,由牛顿第:定律得力-P=松 解 得在最低点时有弹簧律力为尸=方噌而A分析,设绳子与臬面间夹角为,根据A对水平臬血的压力刚好为零,仃2mgsinJ=A次故有M=A错误B正确:C.由题意可知B从释放位置到最低点过程
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