2019版高考物理一轮复习 第十四章 第1讲 机械振动和振动图象（实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度）练习 鲁科版

第1讲 机械振动和振动图象（实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度）课时作业单独成册方便使用一、选择题1做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是()A位移B速度C加速度 D回复力E回到平衡位置的时间解析：做简谐运动的物体，经过同一位置时，位移、回复力和加速度是确定不变的，而速度的方向和回到平衡位置的时间可能不同，故选A、C、D.答案：ACD2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较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振解析：摆钟走时快了，说明摆钟的周期变小了，根据T2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：BDE3.如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是()A只有A、C的振动周期相等BC的振幅比B的振幅小CC的振幅比B的振幅大DA、B、C的振动周期相等E若先让B球振动，稳定后A、B、C三者的周期相等解析：A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA2，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于A施加的驱动力的频率，所以TATBTC，而TC固2TA，TB固2>TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以A、B错误，C、D正确B先振动后，A、C做受迫运动，仍有三者周期相等，都等于B的驱动周期，故E正确答案：CDE4.如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是()A甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大C甲摆的机械能比乙摆大D在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆E由图象可以求出当地的重力加速度解析：由图看出，两单摆的周期相同，同一地点的g值相同，由单摆的周期公式T2得知，甲、乙两单摆的摆长L相同，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，两摆的摆长也相等，但由于两摆的质量未知，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，而乙摆的位移为负向最大，则乙摆具有正向最大加速度，D正确由单摆的周期公式T2得g，由于单摆的摆长未知，所以不能求得重力加速度，E错误答案：ABD5.如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，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内物块运动的路程为0.2 mDt0.4 s时，物块与小球运动方向相反E简谐振动的振幅为0.1 m解析：由物块简谐运动的表达式y0.1sin(2.5t)m知，A0.1 m，2.5 rad/s，T s0.8 s，选项B、E正确；t0.6 s时，y0.1 m，对小球：h|y|gt2，解得h1.7 m，选项A正确；物块0.6 s内路程为0.3 m，t0.4 s时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同，故选项C、D错误答案：ABE6(2016·高考海南卷)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解析：在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式T2可知，周期的平方与摆长成正比，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知，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T2可知，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在波峰或波谷位置，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不在波峰或波谷位置，则无法确定任意时刻运动的方向，故选项E错误答案：ABD7(2018·湖南长沙模拟)一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点，t0时刻振子的位移x0.1 m；t s时刻x0.1 m；t4 s时刻x0.1 m该振子的振幅和周期可能为()A0.1 m， s B0.1 m,8 sC0.2 m， s D0.2 m,8 sE0.2 m,10 s解析：若振子的振幅为0.1 m， s(n)T，(4)sn1T，则周期最大值为 s，A正确，B错误；若振子的振幅为0.2 m，由简谐运动的对称性可知，当振子由x0.1 m处运动到负向最大位移处再反向运动到x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则(n)T s，所以周期的最大值为 s，且t4 s时刻x0.1 m，C正确；当振子由x0.1 m经平衡位置运动到x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则(n)T s，所以此时周期的最大值为8 s，且t4 s时，x0.1 m，D正确答案：ACD二、非选择题8如图甲所示，在光滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值，拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出F ­t图象现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图象(1)滑块做简谐运动的回复力是由_提供的；(2)由图乙所示的F ­t图象可知，滑块做简谐运动的周期为_ s；(3)结合F ­t图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为_解析：(1)滑块的回复力由滑块所受各力沿振动方向的分力的合力提供，即弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力(2)由F ­t图象可知，滑块的振动周期T0.4 s.(3)弹簧的最大压缩量x1，最大伸长量x2，所以振幅A.答案：(1)弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力(或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合力)(2)0.4(3)9(2018·浙江金华质检)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示，则该单摆的振动周期为_若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(选填“变大”“不变”或“变小”)，图丁中的t将_(选填“变大”“不变”或“变小”)解析：(1)游标卡尺应该用两外测量爪对齐的地方测量，正确的是图乙(2)一个周期内小球应该两次经过最低点，使光敏电阻的阻值发生变化，故周期为t12t0t12t0；小球的直径变大后，摆长变长，根据T2可知，周期变大；每次经过最低点时小球的挡光的时间变长，即t变大答案：(1)乙(2)2t0变大变大10(2018·河南百校联考)如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，O是它的平衡位置，P、Q是小球所能到达的最高位置小球的质量m0.4 kg，图乙是摆线长为l时小球的振动图象，g取10 m/s2.(1)为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过_(选填“O”“P”或“Q”)时开始计时；测出悬点到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g_(用L、n、t表示)(2)由图乙写出单摆做简谐运动的表达式，并判断小球在什么位置时加速度最大？最大加速度为多少？解析：(1)因摆球经过最低点的速度大，容易观察和计时，所以测量时间应从摆球经过最低点O开始计时单摆周期T，再根据单摆周期公式T2 ，可解得g.(2)由图乙可知单摆的振幅A5 cm， rad/s rad/s，所以单摆做简谐运动的表达式为x5sin t cm.小球在Q和P处的加速度最大，由图乙可看出此摆的周期是2 s，根据T2，可求得摆长为L1 m，加速度最大值am m/s20.5 m/s2.答案：(1)O(2)x5sin t cm小球在Q和P处的加速度最大0.5 m/s211弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.20 s时刻，振子速度第一次变为v；在t0.50 s时刻，振子速度第二次变为v.(1)求弹簧振子的振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程；(3)若B、C之间的距离为25 cm，从平衡位置开始计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象解析：(1)画出弹簧振子简谐运动示意图如图所示由对称性可得T0.5×2 s1.0 s.(2)若B、C之间距离为25 cm，则振幅A×25 cm12.5 cm振子4.0 s内通过的路程s×4×12.5 cm200 cm.(3)根据xAsin t，A12.5 cm，2 rad/s，得x12.5sin 2t(cm)振动图象如图所示答案：(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin 2t(cm)图象见解析图