2022版高考物理85機械振動練習含解析

專題85機械振動

1.簡諧運動的回復力F=-kx,會運用簡諧運動的特點、公式和圖象分析解決問題.2.共振

曲線直觀反映了受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率f的變化規(guī)律.時，振幅4最大.

1.（多選）下列說法正確的是（）

A.擺鐘走得快了必須調(diào)短擺長，才可能使其走得準確

B.挑水時為了防止水從桶中蕩出，可以加快或減慢走路的頻率

C.在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動，是共振現(xiàn)象

D.部隊要便步通過橋梁，是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌

答案BD

解析擺鐘走得快了說明擺的周期短，需要增大單擺的周期，根據(jù)單擺的周期公式「=

可知，必須增大擺長，才可能使其走得準確，故A錯誤；挑水的人由于行走，使扁

擔和水桶上下振動，當扁擔與水桶振動的固有頻率等于人邁步的頻率時，發(fā)生共振，水桶中

的水溢出，挑水時為了防止水從水桶中蕩出，可以加快或減慢走路的頻率，故B正確；停在

海面的小船上下振動，是受迫振動，故C錯誤；部隊經(jīng)過橋梁時，如果士兵行走的頻率和橋

梁的固有頻率相等，則會發(fā)生共振，為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌，士兵要便步通過橋梁，

故D正確.

2.（2020?上海華東師范大學附屬東昌中學北校期中）如圖1所示的彈簧振子在4、8之間做簡

諧運動，。為平衡位置，則下列說法不正確的是（）

圖1

A.在振子的位移增大的過程中，彈力做負功

B.在振子的速度增大的過程中，彈力做正功

C.在振子的加速度增大的過程中，彈力做正功

D.在振子從。點出發(fā)到再次回到。點的過程中，彈力做的總功為零

答案C

解析根據(jù)回復力尸=一而可知，回復力與位移方向相反，指向平衡位置，對于彈簧振子，

彈力提供回復力，在振子的位移增大的過程中，彈力做負功，故A正確，不符合題意；在振

子的速度增大的過程中，位移減小，彈力與運動方向一致，彈力做正功，故B正確，不符合

題意；根據(jù)回復力尸=一招可知，在振子的加速度增大的過程，位移增大，彈力與運動方向

相反，彈力做負功，故C錯誤，符合題意；在振子從。點出發(fā)到再次回到。點的過程中，速

度大小不變，動能不變，彈力做的總功為零，故D正確，不符合題意.

3.（2020?山東濰坊市期末）如圖2甲所示，將可視為質(zhì)點的小物塊用輕彈簧懸掛于拉力傳感

器上，拉力傳感器固定于天花板上，將小物塊托起一定高度后釋放，拉力傳感器記錄了彈簧

彈力廠隨時間2變化的關(guān)系如圖乙所示.以下說法正確的是（）

A.而時刻彈簧彈性勢能最大

B.2友時刻彈簧彈性勢能最大

c.5Al時刻彈簧彈力做功的功率為0

D.5⑦時刻物塊處于超重狀態(tài)

答案A

解析友時刻彈簧彈力最大，伸長量最大，彈性勢能最大，2⑦時刻，彈力最小，彈性勢能最

3

小，A正確，B錯誤；由題圖可知，時刻，彈簧振子在平衡位置，速度最大，彈力為2A,

3

功率不為o,c錯誤；'友時?亥彈簧振子在平衡位置，小物塊的加速度為0,不是處于超重

狀態(tài)，D錯誤.

4.（2020?山東濰坊市期中）如圖3所示是在同一地點甲、乙兩個單擺的振動圖象，下列說法

正確的是（）

圖3

A.甲、乙兩個單擺的振幅之比是1：3

B.甲、乙兩個單擺的周期之比是1：2

C.甲、乙兩個單擺的擺長之比是4：1

D.甲、乙兩個單擺振動的最大加速度之比是1：4

答案C

解析由振動圖象可知，甲、乙兩個單擺的振幅之比是3：1,選項A錯誤；甲、乙兩個單擺

的周期之比是4：2=2：1,選項B錯誤；根據(jù)單擺周期公式7=2可得，/=在8片

可知甲、乙兩個單擺的擺長之比是4：1,選項C正確；由?=2五7請g=T~，所以單

A4JI2力

擺的最大加速度a=gXz=h，甲、乙兩個單擺振動的最大加速度之比是3：4,選項D錯

誤.

5.（多選）一單擺振動過程中離開平衡位置的位移隨時間變化的規(guī)律圖如圖4所示，取向右為

正方向.則下列說法正確的是（）

A.第1s末和第5s末擺球位于同一位置

B.0~1s的時間內(nèi)，擺球的回復力逐漸減小

C.￡=3s時，擺球的位移為振幅的手

D.f=3s時，擺球的速度方向與加速度方向一致

答案CD

解析單擺在擺動的過程中，其位移x的正、負表示擺球位于平衡位置的哪一側(cè)，由題圖可

知第1s末與第5s末，擺球的位移大小相同，但方向不同，第1s末擺球位于平衡位置的

右側(cè)，第5s末擺球位于平衡位置的左側(cè)，A錯誤；0?1s的時間內(nèi)，擺球的位移逐漸增大,

JI

則擺球的回復力逐漸增大，B錯誤；由題圖可知該單擺的振動方程為x=4sin彳3將￡=3s

代入，則單擺的位移大小X=乎4因此t=3s時擺球的位移為振幅的乎，C正確；力=3s

時，擺球的速度方向為負，加速度方向為負，所以e=3s時擺球的速度方向與加速度方向一

致，D正確.

6.如圖5所示，兩根長度分別為/和鄉(xiāng)田長輕繩下端拴質(zhì)量相等的小球構(gòu)成單擺，兩懸點在同

一豎直線上且間距為今現(xiàn)將單擺向左拉開一個小角度，然后無初速度釋放，若小球碰撞時無

能量損失，小球可視為質(zhì)點，對于以后的運動，下列說法中正確的是（）

圖5

A.此組合擺周期為勺2"且每次碰撞一定發(fā)生在懸點正下方

2NJg

B.擺球在平衡位置左右兩側(cè)走過的最大弧長相等

C.擺球在左側(cè)上升的最大高度比右側(cè)高

D.擺線在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的二倍

答案A

解析根據(jù)單擺的周期公式7=2求得：7=與/=丹2n擊碰撞點在懸點

的正下方，故A正確；由于碰撞是彈性碰撞，根據(jù)機械能守恒定律，左右兩側(cè)上升的高度相

同，再據(jù)圖形可知在左右兩側(cè)走過的弧長不相等，擺角不是2倍關(guān)系，故B、C、D錯誤.

7.一質(zhì)點沿直線做簡諧運動，相繼通過的距離為16cm的4、6兩點歷時1s,并且在4、B

兩點處具有相同的速率，再經(jīng)過1s,質(zhì)點第二次通過8點，該質(zhì)點運動的周期和振幅分別

為（）

A.3s,8^3cmB.3s,8巾cm

C.4s,8餡cmD.4s,8y[2cm

答案D

解析如圖所示，

C?AO，??BD?

質(zhì)點在切之間做簡諧運動，根據(jù)對稱性可知從。到8的時間為0.5s,從6到〃的時間為0.5

s,所以周期為4s；假設(shè)經(jīng)過。點為計時起點，簡諧振動方程為x=4sin0X=4sin：t,當

t—0.5s時，物體運動到8點，位移x=8cm,代入公式可得4=8啦cm,故選D.

8.一位游客在千島湖邊欲乘游船，當日風浪很大，游船上下浮動，可把游船浮動簡化成豎直

方向的簡諧運動，振幅為20cm,周期為3.0s.當船上升到最高點時，甲板剛好與碼頭地面

平齊，地面與甲板的高度差不超過10cm時，游客能舒服地登船.在一個周期內(nèi)