2024版新教材高考物理复习特训卷考点45机械振动A

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点45机械振动A，共6页。试卷主要包含了答案等内容，欢迎下载使用。

A．振子从B经O到C完成一次全振动
B．振动周期是1 s，振幅是10 cm
C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm
D．从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm
2.
(多选)一水平弹簧振子沿x轴方向做简谐运动，平衡位置在坐标原点，向x轴正方向运动时弹簧被拉伸，振子的振动图像如图所示，已知弹簧的劲度系数为20 N/cm，振子质量m＝0.1 kg，则( )
A．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N，方向指向x轴的负方向
B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的负方向
C．图中A点对应的时刻振子的加速度大小为5 m/s2
D．在0～4 s内振子通过的路程为4 cm
3．(多选)一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的( )
A．位移增大 B．速度增大
C．回复力增大 D．机械能增大
4．[2023·江苏苏州三模]如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁．将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示，若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为( )
A． eq \f(gv2,25π2L2) B． eq \f(gL2,25π2v2)
C． eq \f(25gL2,16π2v2) D． eq \f(25gv2,16π2L2)
5.
[2023·山东济南5月模拟]如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小物块位于O点．现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中( )
A．小物块运动到M点时回复力与位移方向相同
B．小物块每次运动到N点时的加速度一定相同
C．小物块从O点向M点运动过程中做加速运动
D．小物块从O点向N点运动过程中机械能增加
6．飞力士棒(Flexi－bar)是国外物理治疗师发明的一种康复器材，它由一根PVC软杆、两端的负重头和中间的握柄组成，棒的固有频率为4.5 Hz，如图所示．下列说法正确的是( )
A．用力越大，棒振动的越快
B．增大手驱动的频率，棒的振幅一定变大
C．增大手驱动的频率，棒的振动频率可能减小
D．双手驱动该棒每分钟振动270次，则棒的振幅最大
7.
[2023·浙江台州二模](多选)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T型支架在竖直方向振动，T型支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动频率约为0.5 Hz.现使圆盘由静止开始缓慢加速转动，直至以1 s的周期匀速转动稳定下来，在此过程中，下列说法正确的为( )
A．圆盘静止和转动时，小球都是做受迫振动
B．最终稳定时小球的振动频率为1 Hz
C．小球的振幅先逐渐增大后又逐渐减小
D．圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱的运动可视为简谐运动
8.
[2023·湖北孝感5月模拟]正在运转的滚筒式洗衣机，当其脱水桶转得很快时，机身的振动并不强烈，切断电源，转动逐渐停下来，到某一时刻t，机身反而会发生强烈的振动，此后脱水桶转速继续变慢，机身的振动也随之减弱，针对这种现象的分析说法正确的是( )
A．在t时刻脱水桶的惯性最大
B．在t时刻脱水桶的转动频率最大
C．在t时刻洗衣机发生共振
D．纯属偶然现象，并无规律
9.
[2023·北京东城一模]如图所示为单摆做阻尼振动的位移x随时间t变化的图像，t1、t2时刻的位移大小均为2 cm，t3时刻的位移大于2 cm.关于摆球在t1、t2和t3时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是( )
A．摆球在t1时刻的机械能等于t2时刻的机械能
B．摆球在t1时刻的动能等于t2时刻的动能
C．摆球在t1时刻的重力势能等于t2时刻的重力势能
D．摆球在t3时刻的速度大于t2时刻的速度
10.
[2023·广东珠海一模]为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应．如果某路面上的减速带的间距为1.5 m，一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是( )
A．当汽车以5 m/s的速度行驶时，其振动频率为2 Hz
B．当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸最厉害
D．汽车速度越大，颠簸就越厉害
11.
[2023·山西太原一模](多选)两单摆分别在受迫振动中的共振曲线如图所示，则下列说法正确的是( )
A．若两摆的受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两摆的受迫振动是在地球上同一地点进行，则两摆摆长之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4
C．若图线Ⅱ表示在地球上完成的，则该单摆摆长约为1 m
D．若摆长均为1 m，则图线Ⅰ表示在地球上完成的
12.
[2023·河北保定一模]科技馆内有共振秋千：观众坐上秋千，双脚离地，前后摆动，会发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动．关于这个现象，以下说法不正确的是( )
A．如果改变对面球的质量，会使球摆动幅度变小
B．秋千系统的重心高度与对面球摆的重心高度大致相同
C．如果对秋千施加一个周期性的驱动力，摆球的振动周期与该驱动力周期相同
D．若把共振秋千移到太空舱中则无法实现共振现象
考点45 机械振动(A)——练基础
1．答案：D
解析：振子从B经O到C仅完成了半次全振动，所以其振动周期T＝2×1 s＝2 s，振幅A＝BO＝5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为s＝4A＝20 cm，所以两次全振动中通过的路程为40 cm.3 s的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30 cm.综上可知，D正确．
2．答案：AD
解析：由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，题图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小F＝kx＝20×0.25 N＝5 N，方向指向x轴的负方向，并且振子正在远离O点向x轴的正方向运动，A项正确，B项错误；由牛顿第二定律知，题图中A点对应的时刻振子的加速度大小a＝ eq \f(F,m)＝50 m/s2，C项错误；由题图可读出周期为2 s，4 s内振子完成两次全振动，通过的路程s＝2×4A＝2×4×0.5 cm＝4 cm，D项正确．
3．答案：AC
解析：在单摆的偏角增大的过程中，摆球远离平衡位置，故位移变大，速度变小，回复力变大，机械能保持不变，A、C正确．
4．答案：B
解析：该单摆恰好摆动2.5个周期，故满足 eq \f(5,2)T＝ eq \f(L,v)，单摆周期公式为T＝2π eq \r(\f(L,g))，联立解得该单摆的等效摆长为L＝ eq \f(gL2,25π2v2)，B正确．
5．答案：B
解析：根据F＝－kx可知小物块运动到M点时回复力与位移方向相反，A错误；根据a＝－ eq \f(kx,m)可知小物块每次运动到N点时的位移相同，则加速度一定相同，B正确；小物块从O点向M点运动过程中加速度方向与速度方向相反，做减速运动，C错误；小物块从O点向N点运动过程中弹簧弹力对小物块做负功，小物块的机械能减少，D错误．
6．答案：D
解析：使用者用力大小影响的是振幅，与振动快慢没有关系，故A错误；增大手驱动的频率，飞力士棒振动的频率随之增大，但是幅度不一定越来越大，故B、C错误；双手驱动该飞力士棒每分钟振动270次全振动，则驱动力的频率为f＝ eq \f(270,60) Hz＝4.5 Hz，驱动力的频率与飞力士棒的固有频率相等，会产生共振，故D正确．
7．答案：BC
解析：振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动，圆盘静止时无周期性驱动力作用，不是受迫振动，A错误；小球稳定振动时的频率为f′＝ eq \f(1,T′)＝ eq \f(1,1)＝1 Hz，B正确；圆盘转速由零逐渐增大，转动的频率逐渐接近小球振动的固有频率，振幅增大，与固有频率相同时振幅最大；超过固有频率，转速继续增大，振幅减小，故先增大，后减小，C正确；圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱运动到T型支架的中间位置时是非平衡状态，有加速度，不满足简谐运动的条件，D错误．
8．答案：C
解析：惯性是物体本身的性质，只与物体的质量有关，A错误；机身做受迫振动的频率与脱水桶的转动频率相等，当脱水桶的转动频率与机身的固有频率相等时机身发生共振，振幅最大，C正确，B、D错误．
9．答案：C
解析：摆球做阻尼振动，机械能随时间不断减小，所以摆球在t1时刻的机械能大于t2时刻的机械能，A错误；根据对称性可知摆球在t1时刻的重力势能等于t2时刻的重力势能，而摆球的机械能等于动能与重力势能之和，根据A项分析可知摆球在t1时刻的动能大于t2时刻的动能，B错误，C正确；摆球在t3时刻的速度等于零，摆球在t2时刻的速度大于零，所以摆球在t3时刻的速度小于t2时刻的速度，D错误．
10．答案：C
解析：当汽车以5 m/s的速度行驶时，驱动力的周期为T＝ eq \f(s,v)＝ eq \f(1.5,5) s＝0.3 s，所以频率f＝ eq \f(1,T)＝ eq \f(10,3) Hz，A错误；当汽车以3 m/s的速度行驶时，驱动力的频率为f＝ eq \f(v,s)＝ eq \f(3,1.5) Hz＝2 Hz，此时驱动力的频率和汽车的固有频率相同，颠簸最厉害，C正确，B错误；当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，振动的振幅最大，颠簸最厉害，D错误．
11．答案：ABC
解析：题图中振幅最大处对应的频率与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从题图上可以看出，两摆的固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz.当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据关系式f＝ eq \f(1,2π) eq \r(\f(g,L))可知，g越大，f越大，所以gⅡ＞gⅠ，因为g地＞g月，因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A正确；若两摆在地球上同一地点做受迫振动，g相同， eq \f(fⅠ,fⅡ)＝ eq \r(\f(L2,L1))，且有 eq \f(fⅠ,fⅡ)＝ eq \f(0.2,0.5)，所以 eq \f(LⅠ,LⅡ)＝ eq \f(25,4)，B正确；fⅡ＝0.5 Hz，若图线Ⅱ表示在地球上完成的，根据g＝9.8 m/s2，可计算出LⅡ约为1 m，C正确，D错误．
12．答案：A
解析：因为观众晃动秋千使球做了受迫振动，球的摆动幅度和观众晃动秋千频率与秋千的固有摆动频率有关，根据T＝2π eq \r(\f(L,g))可知，秋千的固有频率只与摆长和重力加速度有关，与质量没有关系，A错误；发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动，说明发生共振则周期相同则摆长相同，说明重心高度大致相同，否则球跟随观众摆动不明显，B正确；受迫振动的周期频率等于驱动力的周期频率，则摆球的振动周期与对该秋千施加一个周期性的驱动力的周期相同，C正确；单摆的重力沿切线方向的分力提供回复力，共振秋千移到太空舱中处于完全失重状态，则不能形成单摆，所以无法实现共振现象，D正确．