第二章 機(jī)械振動(dòng) 重難點(diǎn)練習(xí)- 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第二章機(jī)械振動(dòng)重點(diǎn)練習(xí)1.某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像如圖所示，下列描述正確的是()

A.時(shí)，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值B.時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值C.時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零D.時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值2.一簡(jiǎn)諧振子沿x軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，時(shí)振子的位移為，時(shí)振子.位移第一次為，時(shí)振子位移第二次為，該振子的周期可能為()A. B.8s C. D.16s3.已知彈簧振子的周期，m為振子質(zhì)量，k為彈簧勁度系數(shù).如圖所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量分別為和，當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，突然拿去A之后（對(duì)B的速度無影響），則()A.振子的頻率不變 B.振子的振幅變小 C.振子的周期變大 D.振子的振幅變大4.如圖所示，曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上、下振動(dòng)開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min.則()A.當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0.5s B.當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)頻率是2HzC.當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，彈簧振子的振幅增大 D.當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，彈簧振子的振幅增大5.如圖所示，振子在A、之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O是平衡位置，B是的中點(diǎn).已知振子經(jīng)O向右第一次運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間為，經(jīng)B向右第一次運(yùn)動(dòng)到所用的時(shí)間為，則()A. B. C. D.振子的周期為6.如圖甲所示，O是單擺的平衡位置，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)，是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置，設(shè)向右為正方向，圖乙是單擺的振動(dòng)圖像.重力加速度取，下列說法正確的是()A.單擺振動(dòng)的周期為0.4s B.單擺振動(dòng)的頻率是2.5HzC.時(shí)擺球在M點(diǎn) D.單擺的擺長(zhǎng)約為0.32m7.長(zhǎng)度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球.在O點(diǎn)正下方，距O點(diǎn)為處的P點(diǎn)固定一顆小釘子.現(xiàn)將小球拉到A點(diǎn)，輕繩被拉直，然后由靜止釋放小球.B點(diǎn)是小球運(yùn)動(dòng)的最低位置，C點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）是小球能夠到達(dá)的左方最高位置.已知A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的高度差為h，.始終在同一豎直平面內(nèi).當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，不計(jì)空氣阻力.下列說法不正確的是()A.B點(diǎn)與C點(diǎn)高度差等于hB.若釘子可在間移動(dòng)且與B點(diǎn)距離合適，小球有可能繞P點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)C.小球從離開A點(diǎn)到第一次回到A點(diǎn)用時(shí)D.小球從離開A點(diǎn)到第一次回到A點(diǎn)用時(shí)8.為了交通安全，常在公路上設(shè)置如圖所示的減速帶，減速帶使路面稍微拱起以達(dá)到使車輛減速的目的.一排等間距設(shè)置的減速帶，可有效降低車速，稱為洗衣板效應(yīng).如果某路面上的減速帶的間距為1.5m，一輛固有頻率為2Hz的汽車勻速駛過這排減速帶，下列說法正確的是()A.當(dāng)汽車以5m/s的速度行駛時(shí)，其振動(dòng)頻率為2HzB.當(dāng)汽車以3m/s的速度行駛時(shí)顛簸的最厲害C.、當(dāng)汽車以3m/s的速度行駛時(shí)最不顛簸D.汽車速度越大，顛簸的就越厲害難點(diǎn)練習(xí)1.物體A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程為，物體B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程為.比較的運(yùn)動(dòng)()A.振幅是矢量，A的振幅是6m，B的振幅是10mB.周期是標(biāo)量，周期相等，為100sC.A振動(dòng)的頻率等于B振動(dòng)的頻率D.A的相位始終落后B的相位2.如圖所示是表示一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說法不正確的是()A.時(shí)刻振子的加速度最大 B.時(shí)刻振子正通過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)C.時(shí)刻振子的位移最大 D.時(shí)刻振子正通過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)3.如圖所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連。在彈性限度范圍內(nèi)，A和B在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)（不計(jì)空氣阻力），并保持相對(duì)靜止，則下列說法正確的是()A.A和B均做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B.作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C.B對(duì)A的靜摩擦力始終對(duì)A做負(fù)功，而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功D.B對(duì)A的靜摩擦力始終對(duì)A做正功，而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功4.某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上。圖1中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)。由A位置靜止釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為最低位置，小于5°且大小未知，同時(shí)由計(jì)算機(jī)得到了擺線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線，如圖2所示（圖中所標(biāo)字母均為已知量），且圖中時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。已知擺長(zhǎng)為l，重力加速度為g。根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息，下列說法正確的是()。

A.該單擺的周期為B.擺球的質(zhì)量為C.若增加擺球的質(zhì)量，則測(cè)得單擺的周期變小D.若在地球的兩極做該實(shí)驗(yàn)，則測(cè)得單擺的周期最大E.擺球在最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小為5.一單擺懸于O點(diǎn)，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，若在O點(diǎn)正下方的點(diǎn)釘一個(gè)光滑的釘子，使，將小球拉至A處釋放，小球?qū)⒃陂g來回運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)中擺線與豎直方向的夾角小于5°，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A.擺角大小不變 B.A和C兩點(diǎn)在同一水平面上C.周期 D.周期6.在“用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將擺懸掛后，進(jìn)行如下操作：

A.測(cè)擺長(zhǎng)L：用米尺量出擺線的長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑得到半徑，擺線長(zhǎng)加上擺球半徑得到擺長(zhǎng).

B.測(cè)周期T：將擺球拉起，然后放開.在擺球某次通過最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過最低點(diǎn)作為第一次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表停止計(jì)時(shí).讀出這段時(shí)間t，算出單擺的周期.

C.將測(cè)得的L和T代入單擺的周期公式，算出g，改變擺長(zhǎng)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，求出g的平均值，將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

（1）請(qǐng)指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方.要求寫出該步驟的字母：_______，并加以改正：_____________.

（2）實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)單擺的擺角逐漸減小，某次使用擺長(zhǎng)為0.960m的單擺，如圖所示.擺球從擺角開始振動(dòng)，某次當(dāng)擺球從A到B經(jīng)過平衡位置O時(shí)開始計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該單擺隨后經(jīng)過30次全振動(dòng)的總時(shí)間是59.6s，經(jīng)過50次全振動(dòng)停止在平衡位置.

①則該次測(cè)得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎导s為_________（π取3.14，結(jié)果保留兩位小數(shù)）.

②由于空氣阻力的影響，測(cè)得的重力加速度值__________（填“偏大”“偏小”或“不變”）.7.如圖甲所示，O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，將力傳感器接在擺球與O點(diǎn)之間.現(xiàn)將擺球拉到A點(diǎn)，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)的之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置.圖乙表示細(xì)線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線，圖中為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，g取.（1）求單擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng).（2）求擺球的質(zhì)量.（3）求擺球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度.

答案以及解析重點(diǎn)練習(xí)1.答案：A解析：由題圖可知，在和時(shí)，振子偏離平衡位置最遠(yuǎn)，速度為零，回復(fù)力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯(cuò)誤；在和時(shí)，振子位于平衡位置，速度最大，回復(fù)力和加速度均為零，B、D錯(cuò)誤.2.答案：B解析：如果振幅等于0.1m，則，即振子的周期為；如果振幅大于0.1m，則周期，故B正確.3.答案：B解析：彈簧振子的質(zhì)量減小，則周期變小，頻率變大，故A、C錯(cuò)誤；振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)速度最大，彈簧的彈性勢(shì)能為零，拿去A之后，系統(tǒng)的機(jī)械能減小，由機(jī)械能守恒定律知，振子到達(dá)最大位移處時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能減小，其形變量減小，則振幅減小，故B正確，D錯(cuò)誤.4.答案：D解析：搖把的轉(zhuǎn)速為240r/min，則驅(qū)動(dòng)力的周期，頻率，當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期為0.25s，振動(dòng)頻率為4Hz，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，驅(qū)動(dòng)力的頻率減小，接近振子的固有頻率，振子的振幅增大，故C錯(cuò)誤，D正確.5.答案：B解析：根據(jù)振子遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)速度逐漸減小可知，振子第一次從平衡位置運(yùn)動(dòng)到B處的平均速度大于第一次從B處運(yùn)動(dòng)到最大位移處的平均速度，因位移相同，則有，由題意可知，則，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.6.答案：C解析：由題圖乙知周期，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題圖乙知，時(shí)擺球在負(fù)向最大位移處，因向右為正方向，所以開始時(shí)擺球在M點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；由單擺的周期公式，得，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.答案：D解析：小球擺動(dòng)過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，在兩側(cè)最高點(diǎn)動(dòng)能均為零，則重力勢(shì)能相等，即兩點(diǎn)高度相同，兩點(diǎn)的高度差等于h，故A正確；若釘子位置足夠低，小球有可能繞P點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，故B正確；小球每個(gè)周期在之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，在之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，故小球擺動(dòng)的周期為，C正確，D錯(cuò)誤.D符合題意.8.答案：B解析：當(dāng)汽車以5m/s的速度行駛時(shí)，其振動(dòng)頻率為，故A錯(cuò)誤；由可知，汽車的固有周期為，則汽車的速度時(shí)，汽車達(dá)到共振，顛簸的最厲害；故C、D錯(cuò)誤，B正確.難點(diǎn)練習(xí)1.答案：C解析：振幅是標(biāo)量，的振幅分別是3m、5m，A錯(cuò)誤；周期為標(biāo)量，的周期相等，大小為，B錯(cuò)誤；因?yàn)?，故，C正確；為定值，D錯(cuò)誤.2.答案：B解析：從圖像可以看出，時(shí)刻，振子在正的最大位移處，此時(shí)振子速度為零，加速度最大，A項(xiàng)正確；時(shí)刻振子的位移為負(fù)，因此該時(shí)刻振子正通過平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；時(shí)刻振子在負(fù)的最大位移處，因此可以說是該時(shí)刻位移最大，C項(xiàng)正確；時(shí)刻以后，振子的位移為正，所以該時(shí)刻振子正通過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確.B符合題意.3.答案：AB解析：物體保持相對(duì)靜止，在輕質(zhì)彈簧作用下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故A正確；對(duì)整體由牛頓第二定律得，對(duì)A由牛頓第二定律得，解得，故B正確；在靠近平衡位置的過程中，B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做正功，在遠(yuǎn)離平衡位置的過程中，B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做負(fù)功，同樣，A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B也做功，故CD錯(cuò)誤。4.答案：ABE解析：由題圖2可知單擺的周期，故A項(xiàng)正確；在B點(diǎn)拉力F有最大值，根據(jù)牛頓第二定律，在兩點(diǎn)拉力F有最小值，，由A點(diǎn)到B點(diǎn)根據(jù)機(jī)械能守恒定律有，由此可求得擺球的質(zhì)量，在B點(diǎn)時(shí)的速度，故B、E兩項(xiàng)正確；單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；地球的兩極重力加速度最大，赤道重力加速度最小，由單擺周期可知，若在地球的兩極做該實(shí)驗(yàn)，所以測(cè)得單擺的周期最小，若在地球赤道上做該實(shí)驗(yàn)，則測(cè)得單擺的周期最大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.答案：BD解析：小球在運(yùn)動(dòng)過程中，擺線的拉力不做功，只有重力做功，其機(jī)械能守恒，可知A和C兩點(diǎn)在同一水平面上，由于擺長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，所以擺角大小是變化的，故A錯(cuò)誤，B正確；小球從A到B的時(shí)間為，從B到C的時(shí)間為,故小球的運(yùn)動(dòng)周期為，故C錯(cuò)誤，D正確。6.答案：（1）B；將60次改為61次（2）①9.56②偏小解析：（1）當(dāng)擺球第61次通過最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表停止計(jì)時(shí)，才算是計(jì)時(shí)了30個(gè)周