高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)38 機(jī)械振動(dòng)（含解析）-人教版高三物理試題

課時(shí)作業(yè)(三十八)　機(jī)械振動(dòng) [雙基鞏固練] 1．(多選)如圖所示，彈簧振子在A、B間做簡諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，A、B間的距離是20 cm，振子由A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是2 s，則(　　) A．從O→B→O振子做了一次全振動(dòng) B．振動(dòng)周期為4 s，振幅是10 cm C．從B開始經(jīng)過6 s，振子通過的路程是60 cm D．從O開始經(jīng)過3 s，振子處在平衡位置 BC　[振子從O→B→O只完成半個(gè)全振動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；從A→B振子也只完成了半個(gè)全振動(dòng)，半個(gè)全振動(dòng)的時(shí)間是2 s，所以振動(dòng)周期是4 s，振幅是振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，振幅A＝10 cm，B選項(xiàng)正確；T＝6 s＝1T，所以振子經(jīng)過的路程為4A＋2A＝6A＝60 cm，C選項(xiàng)正確；從O開始經(jīng)過3 s，振子處在位置A或B，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 2．(多選)2011年3月11日，日本發(fā)生了里氏9.0級大地震，導(dǎo)致很多房屋坍塌，場景慘不忍睹，就此事件，下列說法正確的是(　　) A．所有建筑物振動(dòng)周期相同 B．所有建筑物振幅相同 C．建筑物的振動(dòng)周期由其固有周期決定 D．所有建筑物均做受迫振動(dòng) AD　[地面上的所有建筑物都在同一驅(qū)動(dòng)力下做受迫振動(dòng)，它們的振動(dòng)周期都與驅(qū)動(dòng)力的周期相同，與其固有周期無關(guān)，故A、D正確，C錯(cuò)誤．由于不同的建筑物固有周期不盡相同，所以做受迫振動(dòng)時(shí)，它們的振幅不一定相同，B錯(cuò)誤．] 3．有一彈簧振子，振幅為0.8 cm，周期為0.5 s，初始時(shí)具有負(fù)方向的最大加速度，則它的振動(dòng)方程是(　　) A．x＝8×10－3sin m B．x＝8×10－3sin m C．x＝8×10－1sin m D．x＝8×10－1sin m A　[振幅A＝0.8 cm＝8×10－3 m，ω＝＝4π rad/s.由題知初始時(shí)(即t＝0時(shí))振子在正向最大位移處，即sin φ0＝1，得φ0＝，故振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程為：x＝8×10－3sin m，選項(xiàng)A正確．] 4．(多選)某簡諧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線Ⅰ所示，而在某驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線Ⅱ所示，那么，此受迫振動(dòng)對應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)　 B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．一定不是c點(diǎn) AD　[振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是T驅(qū)＝T固，所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)一定不是題圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn)，可能是a點(diǎn)．] 5．(多選)如圖所示為某物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象，下列說法中正確的是(　　) A．物體在0.2 s時(shí)刻與0.4 s時(shí)刻的速度相同 B．物體在0.6 s時(shí)刻與0.4 s時(shí)刻的速度方向相反 C．0.7 s～0.9 s時(shí)間內(nèi)物體的加速度在減小 D．0.9 s～1.1 s時(shí)間內(nèi)物體的速度減小 AB　[物體在0.2 s時(shí)刻與0.4 s時(shí)刻的速度相同，A項(xiàng)正確；物體在0.6 s時(shí)刻與0.4 s時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向相反，B項(xiàng)正確；0.7 s～0.9 s時(shí)間內(nèi)正在遠(yuǎn)離平衡位置，所以速度減小，加速度增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；0.9 s～1.1 s時(shí)間內(nèi)靠近平衡位置，速度增大，加速度減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．所以A、B正確．] 6．一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)．勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)．把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期．若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖乙所示．當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖丙所示．若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則(　　) A．由圖線可知T0＝4 s，振幅為8 cm B．由圖線可知T0＝8 s，振幅為2 cm C．當(dāng)T在4 s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比4 s小得多或大得多時(shí)，Y很小 D．當(dāng)T在8 s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比8 s小得多或大得多時(shí)，Y很小 C　[圖乙是彈簧振子自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖線，故由圖乙可知，彈簧振子的固有周期為T0＝4 s，振幅為4 cm，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)物體的驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，物體的振動(dòng)達(dá)到最強(qiáng)，故當(dāng)T在4 s附近時(shí)，振幅顯著增大，當(dāng)T比4 s小得多或大得多時(shí)，Y很小，故C正確、D錯(cuò)誤．] 7．如圖甲所示，彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)．取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示，下列說法正確的是(　　) A．t＝0.8 s時(shí)，振子的速度方向向左 B．t＝0.2 s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)6 cm處 C．t＝0.4 s和t＝1.2 s時(shí)，振子的加速度完全相同 D．t＝0.4 s和t＝0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小 A　[從t＝0.8 s的下一刻起，振子的位移為負(fù)值，因?yàn)槿∠蛴覟檎较?，故t＝0.8 s時(shí)，振子的速度方向向左，A正確．由題圖乙得振子的位移公式x＝12sint(cm)，故t＝0.2 s時(shí)，x＝6 cm，B錯(cuò)誤．t＝0.4 s和t＝1.2 s時(shí)，振子的位移方向相反，由a＝知，加速度大小相等，方向相反，C錯(cuò)誤．t＝0.4 s到t＝0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的位移逐漸減小，故振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸增大，D錯(cuò)誤．] 8．(2019·領(lǐng)航高考沖刺卷)如圖所示是兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖象． (1)甲、乙兩個(gè)擺的擺長之比是多少？ (2)以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向，從t＝0起，乙第一次到達(dá)右方最大位移處時(shí)，甲振動(dòng)到了什么位置？向什么方向運(yùn)動(dòng)？ 解析　(1)由題圖可以看出，單擺甲的周期是單擺乙的周期的，即T甲＝T乙，又由單擺的周期與擺長的關(guān)系可知，l甲∶l乙＝1∶4. (2)由題圖可以看出，當(dāng)乙第一次到達(dá)右方最大位移處時(shí)，t＝2 s，振動(dòng)到周期，甲振動(dòng)到周期，位移為0，位于平衡位置，此時(shí)甲向左運(yùn)動(dòng)． 答案　(1)1∶4　(2)甲振動(dòng)到周期，位于平衡位置；此時(shí)甲向左運(yùn)動(dòng)． [能力提升練] 9．(多選)將測力傳感器接到計(jì)算機(jī)上可以測量快速變化的力，將單擺掛在測力傳感器的探頭上，測力探頭與計(jì)算機(jī)連接，用此方法測得的單擺擺動(dòng)過程中擺線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示，g取10 m/s2.某同學(xué)由此圖象提供的信息做出了下列判斷，其中正確的是(　　) A．?dāng)[球的周期T＝0.5 s B．單擺的擺長l＝1 m C．t＝0.5 s時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn) D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)過程中周期越來越小 BC　[由題圖可知，單擺兩次拉力極大值的時(shí)間差為1 s，所以單擺的振動(dòng)周期為2 s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)單擺的周期公式T＝2π 可得擺長l＝1 m，選項(xiàng)B正確；t＝0.5 s時(shí)擺線的拉力最大，所以擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；擺線拉力的極大值發(fā)生變化，說明擺球在最低點(diǎn)時(shí)的速度發(fā)生了變化，所以擺球做阻尼振動(dòng)，振幅越來越小，由于周期與振幅無關(guān)，所以單擺的周期不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 10．(多選)一彈簧振子A的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y＝0.1sin2.5πt(m)，則(　　) A．彈簧振子的振幅為0.2 m B．彈簧振子的周期為1.25 s C．在t＝0.2 s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零 D．若另一彈簧振子B的位移y隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y＝0.2sin(2.5πt＋) m，則A的相位比B的相位落后 CD　[由振動(dòng)方程為y＝0.1sin 2.5πt(m)，可讀出振幅為0.1 m，圓頻率ω＝2.5π，故周期T＝＝＝0.8 s，A、B錯(cuò)誤；在t＝0.2s時(shí)，振子的位移最大，故速度為零，C正確；兩振子的相位差Δφ＝φ2－φ1＝2.5πt＋－2.5πt＝，即B的相位比A的相位超前，或者說A的相位比B的相位落后，D正確．] 11．(多選)如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)在x軸上以O(shè)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振幅為8 cm，周期為4 s．T＝0時(shí)物體在x＝4 cm處，向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則(　　) A．質(zhì)點(diǎn)在T＝1.0 s時(shí)所處的位置為x＝＋4 cm B．質(zhì)點(diǎn)在T＝1.0 s時(shí)所處的位置為x＝－4 cm C．由起始位置運(yùn)動(dòng)到x＝－4 cm處所需的最短時(shí)間為 s D．由起始位置運(yùn)動(dòng)到x＝－4 cm處所需的最短時(shí)間為 s BC　[質(zhì)點(diǎn)在T＝1.0 s時(shí)所處的位置為x＝0.08sin(0.5π×1＋)＝－0.04 m＝－4 cm，故A錯(cuò)誤，B正確；由于T＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以由起始位置運(yùn)動(dòng)到x＝－4 cm處所需的最短時(shí)間為回到平衡位置后直接再到達(dá)x＝－4 cm處的時(shí)間，由振動(dòng)的對稱性可知，兩段時(shí)間相等，回到平衡位置的時(shí)間：T1＝＝＝ s．所以由起始位置運(yùn)動(dòng)到x＝－4 cm處所需的最短時(shí)間為T＝2T1＝ s．故C正確，D錯(cuò)誤．] 12．(2019·遼寧大連模擬)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)，在t＝0時(shí)刻，振子從O、B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t＝0.2 s時(shí)刻，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5 s時(shí)刻，振子速度第二次變?yōu)椋璿. (1)求彈簧振子的振動(dòng)周期T. (2)若B、C之間的距離為25 cm，求振子在4 s內(nèi)通過的路程． (3)若B、C之間的距離為25 cm，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，寫出彈簧振子的位移表達(dá)式，并畫出彈簧振子的振動(dòng)圖象． 解析　(1)畫出彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示． 由對稱性可得T＝0.5×2 s＝1 s. (2)若B、C之間距離為25 cm， 則振幅A＝×25 cm＝12.5 cm， 振子4 s內(nèi)通過的路程 s＝×4×12.5 cm＝200 cm. (3)根據(jù)x＝Asin ωt，A＝12.5 cm，ω＝＝2π rad/s， 得x＝12.5sin 2πt(cm)， 振動(dòng)圖象為： 答案　(1)1 s　(2)200 cm　(3)見解析