高中物理机械振动专题习题-普通用卷
高中物理-机械振动测试题
高中物理-机械振动测试题一、机械振动 选择题1．如图所示为某物体系统做受迫振动的振幅A 随驱动力频率f 的变化关系图，则下列说法正确的是A ．物体系统的固有频率为f 0B ．当驱动力频率为f 0时，物体系统会发生共振现象C ．物体系统振动的频率由驱动力频率和物体系统的固有频率共同决定D ．驱动力频率越大，物体系统的振幅越大2．如图所示，弹簧的一端固定，另一端与质量为2m 的物体B 相连，质量为1m 的物体A 放在B 上，212m m =．A 、B 两物体一起在光滑水平面上的N 、N '之间做简谐运动，运动过程中A 、B 之间无相对运动，O 是平衡位置．已知当两物体运动到N '时，弹簧的弹性势能为p E ，则它们由N '运动到O 的过程中，摩擦力对A 所做的功等于（ ）A ．p EB ．12p EC ．13p E D ．14p E 3．如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象，下列判断正确的是A ．t =2×10-3s 时刻纸盆中心的速度最大B ．t =3×10-3s 时刻纸盆中心的加速度最大C ．在0〜l×10-3s 之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D ．纸盆中心做简谐运动的方程为x =1.5×10-4co s50πt （m ）4．如图1所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一个钢球，把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A ，由静止释放。
以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立x 轴，当钢球在振动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移—时间图像如图2所示。
已知钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，则（ ）A ．1t 时刻钢球处于超重状态B ．2t 时刻钢球的速度方向向上C ．12~t t 时间内钢球的动能逐渐增大D ．12~t t 时间内钢球的机械能逐渐减小5．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 形支架在竖直方向振动， T 形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时．下列说法正确的是（ ）A ．小球振动的固有频率是4HzB ．小球做受迫振动时周期一定是4sC ．圆盘转动周期在4s 附近时，小球振幅显著增大D ．圆盘转动周期在4s 附近时，小球振幅显著减小6．公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板．一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T ．取竖直向上为正方向，以t ＝0时刻作为计时起点，其振动图像如图所示，则A ．t ＝14T 时，货物对车厢底板的压力最大 B ．t ＝12T 时，货物对车厢底板的压力最小 C ．t ＝34T 时，货物对车厢底板的压力最大D ．t ＝34T 时，货物对车厢底板的压力最小 7．某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为5sin 4x t π=(cm) ,则下列关于质点运动的说法中正确的是( )A ．质点做简谐运动的振幅为 10cmB ．质点做简谐运动的周期为 4sC ．在 t=4s 时质点的加速度最大D ．在 t=4s 时质点的速度最大 8．图(甲)所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图(乙)为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是( )A ．在t =0.2s 时，弹簧振子可能运动到B 位置B ．在t =0.1s 与t =0.3s 两个时刻，弹簧振子的速度相同C ．从t =0到t =0.2s 的时间内，弹簧振子的动能持续地增加D ．在t =0.2s 与t =0.6s 两个时刻，弹簧振子的加速度相同9．下列说法中 不正确 的是( )A ．将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大B ．将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2倍C ．将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变D ．在摆角很小的情况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变10．沿某一电场方向建立x 轴，电场仅分布在-d ≤x ≤d 的区间内，其电场场强与坐标x 的关系如图所示。
高中物理机械振动练习题(含答案)
高中物理机械振动练习题（含答案）一、单选题1．如图，弹簧振子的平衡位置为O 点，在B 、C 两点之间做简谐运动。
B 、C 相距20cm 。
小球经过B 点时开始计时，经过0.5s 首次到达C 点。
下列说法正确的是（ ）A ．小球振动的周期为2.0sB ．小球振动的振幅为0.2mC ．小球的位移一时间关系为0.1sin 2m 2x t ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭D ．5s 末小球位移为-0.1m2．简谐运动属于下列哪种运动（ ） A ．匀速直线运动 B ．匀加速直线运动 C ．匀变速运动D ．非匀变速运动3．如图甲所示为以O 点为平衡位置，在A 、B 两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（ ）A ．在t ＝0.2s 时，弹簧振子的加速度为正向最大B ．在t ＝0.1s 与t ＝0.3s 两个时刻，弹簧振子的速度相同C ．从t ＝0到t ＝0.2s 时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D ．在t ＝0.6s 时，弹簧振子有最小的位移4．一质点做简谐振动，其位移x 与时间t 的关系曲线如图。
由图可知（ ）A．质点振动的频率是4HzB．质点振动的振幅是4cmC．在t=3s时，质点的速度为最大D．在t=4s时，质点所受的回复力为零5．做简谐运动的物体，回复力和位移的关系图是（）A．B．C．D．6．当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是（）A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功C．振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力提供D．振子在运动过程中，系统的机械能守恒7．为使简谐运动单摆的周期变长，可采取以下哪种方法（）A．振幅适当加大B．摆长适当加长C．摆球质量增大D．将单摆从上海移到北京8．做简谐振动的物体经过与平衡位置对称的两个位置时，可能相同物理量是（）A．位移B．速度C．加速度D．回复力二、多选题9．弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动，把小钢球从平衡位置向左拉一段距离，放手让其运动，从小钢球第一次通过平衡位置时开始计时，其振动图像如图所示，下列说法正确的是（）A ．在t 0时刻弹簧的形变量为4 cmB ．钢球振动半个周期，回复力做功为零C ．钢球振动一个周期，通过的路程等于10 cmD ．钢球振动方程为y ＝5sin πt cm10．如图所示，摆长为1m 的单摆做小角度的摆动，振动过程的最大位移为6cm ，不计空气阻力，重力加速度22πm/s g =，从摆球向右通过最低点开始计时，则从 1.0s t =到2.0s t =的过程中（ ）A ．摆球的重力势能先减小后增大B ．摆球的动能先减小后增大C ．摆球振动的回复力先减小后增大D ．摆球的切向加速度先增大后减小11．弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O 开始计时，经过0.3 s 时，振子第一次经过P 点，又经过了0.2 s ，振子第二次经过P 点，则到该振子第三次经过P 点可能还需要多长时间（ ） A ．13sB ．1.0 sC ．0.4 sD ．1.4 s第II 卷（非选择题）请点击修改第II 卷的文字说明三、解答题12．如图甲所示，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m =0.1kg 的小球，小球静止时弹簧伸长量为10cm。
高中物理-机械振动测试题
高中物理-机械振动测试题一、机械振动选择题1．如图所示，PQ为—竖直弹簧振子振动路径上的两点，振子经过P点时的加速度大小为6m/s2，方向指向Q点；当振子经过Q点时，加速度的大小为8m/s2，方向指向P点，若PQ之间的距离为14cm，已知振子的质量为lkg，则以下说法正确的是（）A．振子经过P点时所受的合力比经过Q点时所受的合力大B．该弹簧振子的平衡位置在P点正下方7cm处C．振子经过P点时的速度比经过Q点时的速度大D．该弹簧振子的振幅一定为8cm2．下列说法中不正确的是( )A．将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大B．将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2倍C．将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变D．在摆角很小的情况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变3．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时．下列说法正确的是（）A．小球振动的固有频率是4HzB．小球做受迫振动时周期一定是4sC．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著增大D．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著减小4．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用力传感器测得摆线的拉力大小F随时间t变化的图象如图所示，已知单摆的摆长为l，则重力加速度g为( )A．224ltπB．22ltπC．2249ltπD．224ltπ5．如图所示的弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，则下列说法不正确的是（）A．振子的位移增大的过程中，弹力做负功B．振子的速度增大的过程中，弹力做正功C．振子的加速度增大的过程中，弹力做正功D．振子从O点出发到再次回到O点的过程中，弹力做的总功为零6．公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板．一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T．取竖直向上为正方向，以t＝0时刻作为计时起点，其振动图像如图所示，则A．t＝14T时，货物对车厢底板的压力最大B．t＝12T时，货物对车厢底板的压力最小C．t＝34T时，货物对车厢底板的压力最大D．t＝34T时，货物对车厢底板的压力最小7．如图所示是在同一地点甲乙两个单摆的振动图像，下列说法正确的是A ．甲乙两个单摆的振幅之比是1：3B ．甲乙两个单摆的周期之比是1：2C ．甲乙两个单摆的摆长之比是4：1D ．甲乙两个单摆的振动的最大加速度之比是1 ：48．某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为5sin 4x t π=(cm) ,则下列关于质点运动的说法中正确的是( )A ．质点做简谐运动的振幅为 10cmB ．质点做简谐运动的周期为 4sC ．在 t=4s 时质点的加速度最大D ．在 t=4s 时质点的速度最大9．如图所示，为一质点做简谐运动的振动图像，则（ ）A ．该质点的振动周期为0.5sB ．在0~0.1s 内质点的速度不断减小C ．t =0.2 s 时，质点有正方向的最大加速度D ．在0.1s ~0.2s 内，该质点运动的路程为10cm10．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期T=2s ，从最低点位置向上运动时刻开始计时，在一个周期内的振动图象如图所示，关于这个图象，下列哪些说法是正确的是（ ）A ．t=1.25s 时，振子的加速度为正，速度也为正B ．t=1.7s 时，振子的加速度为负，速度也为负C ．t=1.0s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值D ．t=1.5s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值11．如图所示，水平弹簧振子沿x 轴在M 、N 间做简谐运动，坐标原点O 为振子的平衡位置，其振动方程为5sin 10cm 2x t ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭．下列说法正确的是（ ）A ．MN 间距离为5cmB ．振子的运动周期是0.2sC ．0t =时，振子位于N 点D ．0.05t s =时，振子具有最大加速度12．沿某一电场方向建立x 轴，电场仅分布在-d ≤x ≤d 的区间内，其电场场强与坐标x 的关系如图所示。
高中物理机械振动专题习题-普通用卷
高中物理机械振动专题习题中等难度，附详细解析（请先作为试题在对答案看解析）一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.如图所示，斜面体M的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上，弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的物块m相连，弹簧的轴线与斜面平行.若物块在斜面上做简谐运动，斜面保持静止，则地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图象应是图中的( )A. B.C. D.2.关于简谐运动下列说法中正确的是( )A. 物体的位移减小时，速度减小，加速度变小B. 物体离开平衡位置的位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C. 物体通过平衡位置时，合力不一定为零D. 物体刚从平衡位置离开时，速度方向与位移方向相同3.弹簧振子作简谐运动，t1时刻速度为v，t2时刻也为v，且方向相同.已知(t2−t1)小于周期T，则(t2−t1)( )A. 可能大于四分之一周期B. 一定小于四分之一周期C. 一定小于二分之一周期D. 可能等于二分之一周期4.关于简谐运动的下述各物理量，说法正确的是( )A. 振幅是由平衡位置指向最大位移处的矢量B. 周期和频率的乘积为一常量C. 振幅越大，周期越长D. 振幅越小，频率越大5.如图1是一个弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，振子在B、C之间做简谐运动，规定以向右为正方向.图2是它的速度v移随时间t变化的图象.下面的说法中正确的是( )A. t=2s时刻，它的位置在O点左侧4cm处B. t=3s时刻，它的速度方向向左，大小为2m/sC. t=4s时刻，它的加速度为方向向右的最大值D. 振子在一个周期内通过的路程是16cm6.如图，甲、乙两个单摆的悬点在同一水平天花板上，两摆球拉到同一水平高度，并用一根细线水平相连，以水平地板为参考面.平衡时，甲、乙两摆线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2，且θ1>θ2.当细线突然断开后，两摆球都做简谐运动，则( )A. 甲、乙两摆的周期相等B. 甲、乙两摆的振幅相等C. 甲的机械能小于乙的机械能D. 甲的最大速度小于乙的最大速度7.关于单摆，下列说法正确的是( )A. 摆球做匀速圆周运动B. 摆动到最低点时加速度为零C. 速度变化的周期等于振动周期D. 振动的频率与振幅有关8.在图中的几个相同的单摆在不同的条件下摆动，从左到右周期依次为T1、T2、T3.关于它们的周期关系，判断正确的是( )A. T1>T2>T3B. T1<T2=T3C. T1>T2=T3D. T1<T2<T3二、多选题（本大题共8小题，共32.0分）9.简谐振动的特点是( )A. 回复力和位移成正比且方向相反B. 加速度和位移成正比且方向相反C. 速度和位移成正比且方向相反D. 振幅随时间作周期性变化10.一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，则( )A. 若△t=T，则t时刻和(t+△t)时刻振子运动的加速度一定大小相等B. 若△t=T，则t时刻和(t+△t)时刻弹簧的形变量一定相等2C. 若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，则△t一定等于T的2奇数倍D. 若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等，方向相同，则△t一定等于T2的整数倍11.利用传感器和计算机可以测量快速变化的力.如图是用这种方法获得的弹性绳中拉力随时间的变化图线.实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落.从此图线所提供的信息，判断以下说法中正确的是( )A. t1时刻小球速度最大B. t2时刻绳子最长C. t3时刻小球动能最小D. t3与t4时刻小球速度大小相同12.作简谐运动的物体每次通过平衡位置时( )A. 位移为零，动能为零B. 动能最大，势能最小C. 速率最大，振动加速度为零D. 速率最大，回复力不一定为零13.甲乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，下面关于两图线的说法中正确的是( )A. 甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小B. 甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小C. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙D. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v乙=2v甲14.弹簧振子在光滑水平面上振动，其位移时间图象如图所示，则下列说法正确的是( )A. 10秒内振子的路程为2mB. 动能变化的周期为2.0sC. 在t=0.5s时，弹簧的弹力最大D. 在t=1.0s时，振子的速度反向E. 振动方程是x=0.10sinπt(m)15.质点作简谐运动的图象如图所示，则该质点( )A. 在0.01至0.03s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小B. 在0.015s时，速度和加速度都为−x方向C. 在每1 s内，回复力的瞬时功率有100次为零D. 在第八个0.01s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大16.如图所示，物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，下列说法正确的是( )A. 物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供C. 物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小跟位移大小之比为kD. 物体A的回复力大小跟位移大小之比为kE. 若A、B之间的最大静摩擦因数为μ，则A、B间无相对滑动的最大振幅为μ(m+M)gk答案和解析【答案】1. C2. C3. A4. B5. C6. C7. C8. C9. AB10. AB11. BD12. BC13. AC14. ACE15. AC16. ACE【解析】1. 解：设斜面的倾角为θ．物块在光滑的斜面上做简谐运动，对斜面的压力N1等于物块重力垂直于斜面的分力，即N1=mgcosθ．以斜面体为研究对象，作出力图如图．地面对斜面体的摩擦力f=N1sinθ=mgsinθcosθ因为m，θ不变，所以f不随时间变化．故选：C物块在光滑的斜面上做简谐运动，对斜面的压力N1等于物块重力垂直于斜面的分力.斜面体处于静止，分析受力，作出力图，由平衡条件分析地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系．本题关键抓住物块对斜面的压力不变，不要被物块做简谐运动迷惑2. 解：A、位移减小时，加速度a=−kx也减小，物体靠近平衡位置，是加速，故速度m增大，故A错误；B、加速度a=−kx，负号表示加速度方向与位移方向总相反；离开时是减速，故加速m度与速度方向相反；故B错误；C、物体通过平衡位置时，回复力为零，但合力不一定为零；如单摆会受到向心力；故C正确；D、从平衡位置离开时，物体做减速运动，速度的方向一位移方向不一定相同；故D错误；故选：C物体做简谐运动，回复力的方向总是指向平衡位置，根据牛顿第二定律分析加速度方向.简谐运动的质点位移−时间图象是正弦曲线.速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同.离开平衡位置时，速度和位移同向，返回时，速度和位移反向．本题考查对描述简谐运动的物理量：速度、加速度、位移特点的理解和掌握程度.关键抓住位移的起点是平衡位置．3. 解：t1时刻速度为v，t2时刻也为v，且方向相同.则有这两位置关于平衡位置对称.由于(t2−t1)小于周期T，A、当这位置靠近最大位置附近，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有(t2−t1)大于四分之一周期，故A正确；B、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有(t2−t1)小于四分之一周期，但不是一定故B错误；C、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向最大位置时，则有(t2−t1)大于二分之一周期，故C错误；D、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向最大位置时，则有(t2−t1)大于二分之一周期，不可能等于二分之一周期，故D错误；故选：A．4. 解：A、据振幅的定义可知，振幅是标量，并非矢量，故A错误；B、据周期和频率的关系可知，f=1T，所以周期和频率的乘积为1，故B正确；CD、据简谐运动的特点可知，周期、频率都与振幅无关，故CD错误；故选：B首先知道振幅、周期和频率的定义，据此分析；还需知道简谐运动的周期与振幅无关，据此求解即可．本题考查简谐运动的特点，知道振幅、周期和频率的定义以及它们之间的关系公式；知道简谐运动的周期与振幅无关是解答的关键，基础题．5. 解：根据v−t图知，振子速度为零时，处于最大位置处；速度最大时，处于平衡位置．A、t=2s时刻，速度为负向最大，应处于平衡位置上，并不在位置O左侧，故A错误；B、t=3s时刻，速度为负且减少，即向左运动，故B错误；C、t=4s时刻，速度为零，速度方向即将为正，所以振子应在左侧最大位置处，即它的加速度方向向右且为最大值，故C正确；D、由图不确定振幅，就不能求解振子在一个周期内通过的路程，故D错误．故选：C．图1是一个弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，在B、C之间做简谐运动，规定以向右为正方向，根据v−t图分析结合弹簧振子模型分析即可.注意振子速度为零时，处于最大位置处；速度最大时，处于平衡位置．明确弹簧振子的振动情况是解题关键，能借助图象分析各物理量的变化是解题的核心．6. 解：A、根据几何关系得，甲的摆长大于乙的摆长，摆角大于乙的摆角，所以甲的振幅大于乙的振幅.根据T=2π√lg知，甲摆的周期大于乙摆的周期.故AB错误．C、两球开始处于平衡，设绳子拉力为T，根据共点力平衡知，m甲g=Ttanθ1，m乙g=Ttanθ2，则m甲<m乙，在摆动的过程中，机械能守恒，则甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能.故C正确．D、根据机械能守恒定律得，因为甲球下降的高度大，则甲摆球的最大速度大于乙摆球的最大速度.故D错误．故选：C根据单摆的周期公式，通过摆长的大小比较周期的大小，通过机械能守恒定律比较摆球的最大速度本题考查了单摆的周期公式，共点力平衡、机械能守恒定律等知识，综合性较强，需加强训练7. 解：A、单摆在摆动中速度大小是变化的，不是匀速圆周运动，故A错误；B、摆动到最低点时加速度为零，摆球受向上的合外力，故加速度竖直向上，故B错误；C、速度变化的周期以及位移变化的周期均等于振动周期，故C正确；D、振动的频率与振幅无关，只取决于摆长和当地的重力加速度，故D错误．故选：C．明确单摆的性质，知道单摆的振动过程中的速度、加速度以及合外力的变化，同时明确单摆周期的公式T=2π√Lg．本题考查单摆的性质，要注意重点掌握单摆的周期公式以及单摆的振动过程，要重点掌握单位的周期公式的理解和应用．8. 解：根据周期公式T=2π√L，g单摆的周期与幅和摆球质量无关，与摆长和重力加速度有关；(1)中重力平行斜面的分量mgsinθ沿切向分力提供回复力，沿斜面的加速度为a=gsinθ，所以周期为T1=2π√Lgsinθ(2)中带正电的摆球要受到天花板带正电的球的斥力，但是斥力与运动方向总是垂直，不影响回复力，所以单摆周期不变．．所以周期为T2=2π√Lg(3)中的周期为T3=2π√L，g故T1>T2=T3故选：C单摆的周期与振幅和摆球质量无关，单摆的周期与重力加速度有关，因为重力的分力提供回复力，根据周期公式T=2π√L分g析即可．本题关键根据单摆周期公式直接判断，记住公式就行，简单．9. 解：A、简谐运动中的回复力F=−kx，即回复力与位移成正比，且方向相反，故A 正确；B、加速度与位移关系为：a=−kx，故加速度跟位移成正比；根据牛顿第二定律，加m速度与回复力方向相同，故与位移方向相反，故B正确．C、速度随时间做周期性变化，与位移方向无关，故C错误；D、振幅是振动过程中的最大位移，不会作周期性变化，故D错误；故选：AB．；据此判断回复力与加简谐运动中的回复力F=−kx；加速度与位移关系为：a=−kxm速度和位移之间的关系．简谐运动是周期性运动，速度、位移、加速度、回复力均随着时间按照正弦规律变化，基础问题．10. 解：A、若△t=T，由简谐振动的周期性可知，t时刻和(t+△t)时刻振子运动的各物理量都相同，所以加速度一定大小相等.故A正确．B、若△t=T，在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置一定关于平衡位置是对称点，弹簧2沿水平方向做简谐振动，所以受到的弹簧的弹力的大小相等，所以两个时刻弹簧的形变量一定相等.故B正确．C、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等，方向相反；振子可能以相等的速度经过两点，也可能以方向相反飞速度经过两点，所以则△t不一定等于T的奇数倍.故2C错误．D、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，可能振子经过同一的整数倍.故D错误．点，也可能经过关于平衡位置对称的两位置，△t不一定等于T2故选：AB弹簧振子做简谐运动，两个时刻位移相同，△t不一定等于T的整数倍.只有当位移、速度都相同时，△t才等于T的整数倍.振子运动速度的大小相等、方向相反，△t一定等于T 2的整数倍.经过整数倍周期，加速度一定相同.经过△t=T2，弹簧的长度不一定相等．本题考查对简谐运动物理量及其变化的理解程度，可通过过程分析理解掌握.简谐运动中速度与加速度的大小变化情况是相反.也可以作出振动图象进行分析．11. 解：A、把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力大于重力时，小球才开始做减速运动，所以t1时刻小球速度不是最大.故A错误．B、t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，绳子也最长.故B正确．C、t3时刻与t1时刻小球的速度大小相等，方向相反，小球动能不是最小，应是t2时刻小球动能最小.故C错误．D、t3与t4时刻都与t1时刻小球速度大小相同.故D正确．故选BD把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1与t4时刻绳子刚好绷紧，分析小球的运动情况，判断什么时刻小球的速度最大.当绳子的拉力最大时，小球运动到最低点，绳子也最长．本题考查运用牛顿定律分析小球运动情况的能力，要注意绳子拉力的变化与弹簧的弹力类似．12. 解：AB、振动质点的位移是指离开平衡位置的位移，故经过平衡位置时位移一定为零，速度最大，故动能最大，势能最小，故A错误，B正确；CD、简谐运动中，在平衡位置，回复力F=−kx=0，故加速度a=Fm=0，速率是最大的，故C正确，D错误；故选：BC．简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，速度最大，势能最小．本题关键是明确简谐运动的运动特点，熟悉能量的转化情况，基础题．13. 解：A、由图可知，甲的振动幅度较大，乙的幅度较小；故A正确；B、两摆由于摆长相同，则由单摆的性质可知，两摆的周期相同；故B错误；C、由图可知，甲的时间为2T，乙的时间为4T；则由v=xt可知，二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙；故C正确，D错误；故选：AC．由振幅的大小可明确砂摆的振动幅度；单摆的摆动具有等时性，甲图时间短，乙图时间长，根据v=xT判断速度大小关系．本题考查单摆的性质，要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度；与振幅等无关．14. 解：A、根据振动图象可知周期T=2.0s，振幅A=10cm，t=10s=5T，一个周期通过的路程为4A，则10s内通过的路程为s=5×4A=20×10cm=200cm=2m，故A正确；B、每次经过平衡位置动能最大，在最大位移处动能为0，在振子完成一个周期的时间内，动能完成2个周期的变化，故动能变化的周期为1s，故B错误；C、t=0.5s时，振子处于最大位移处，弹簧的弹力最大，故C正确；D、在t=0.5s到t=1.5s时间内振子沿x负方向运动，在t=0.1s时，振子的速度未反向，故D错误；E、由振动图象知T=2.0s，角速度ω=2πT =2π2rad/s=πrad/s，振动方程x=0.10sinπt(m)，故E正确；故选：ACE由振动图象读出周期，一个周期振子通过的路程为4A，根据时间与周期的关系，求10s 内振子的路程；动能是标量，处于平衡位置动能最大，处于最大位移处，动能为0，知振子一个全振动动能变化2个周期；根据振动图象的特点，判断振子的位置；振动方向可根据“上坡上振，下坡下振”来判断；根据x=Asinωt求振动方程本题考查对振动图象的认识，注意速度的方向要根据位移的变化进行确定，也可把图象比喻成坡，运用“上坡上振，下坡下振”判断质点振动方向，能根据振动图象写出振动方程，难度不大，属于基础题．15. 解：A、在0.01至0.03s内，质点由平衡位置运动到负向最大位移处，再回到平衡位置，速度先反方向后同方向，速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小.故A正确．B、在0.015s时，位移为负值，则加速度为正值，即加速度方向+x方向，速度沿−x方向.故B错误．C、周期T=0.04s，时间t=1s=25T，质点在平衡位置时回复力为零，回复力的瞬时功率为零，在最大位移处速度为零，其瞬时功率也为零，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零，所以在每1s内，回复力的瞬时功率有100次为零.故C正确．D、在第八个0.01s内，相当于第一个周期内第四个0.01s内，速度与位移方向都沿+x方向，方向相同，速度在不断减小，位移不断增大.故D错误．故选：AC根据质点的运动方向判断速度的正负，加速度的方向与位移相反，正负相反.加速度方向总是指向平衡位置，当质点离开平均位置时，速度与加速度反向，当质点靠近平衡位置时，速度与加速度同向.在每1s内，根据回复力为零或速度为零，确定回复力的瞬时功率为零的次数.在第八个0.01s内，相当于第一个周期内第四个0.01s内，由图象分析速度与位移方向关系及变化情况．本题考查由振动图象读出位移、速度、加速度方向及其大小变化的能力.回复力的瞬时功率等于回复力与速度的乘积，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零．16. 解：A、A做简谐运动时回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供，故A正确．B、物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供，故B错误．C、物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小满足F=−kx，则回复力大小跟位移大小之比为k.故C正确．D、设弹簧的形变量为x，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为：a=kxM+mx，可见，作用在A上的静摩擦力大小f，即回复力大小与位移大对A：f=ma=kmM+m.故D错误；小之比为：kmM+mE、据题知，物体间的最大摩擦力时，其振幅最大，设为A.以整体为研究对象有：kA=(M+m)a以A为研究对象，有牛顿第二定律得：μmg=ma.故E正确．联立解得：A=μ(m+M)gk故选：ACEA和B−起在光滑水平面上做简谐运动，物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供，滑块B的回复力是由弹簧的弹力和A对B的摩擦力的合力提供.回复力满足：F=−kx.以A为研究对象，根据牛顿第二定律求出AB无相对滑动时最大加速度，再对整体，由牛顿第二定律求出最大振幅．明确最大振幅时，物体间的摩擦力最大，灵活利用整体法和隔离法解题是关键.要知道简谐运动的基本特征是F=−kx，但k不一定是弹簧的劲度系数．。
高中物理机械振动试题及答案
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
高中物理《机械振动》典型题(精品含答案)
《机械振动》典型题1．摆长为L 的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时(取t ＝0)，当振动至t ＝3π2Lg 时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的( )2．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是( )A ．加大飞机的惯性B ．使机体更加平衡C ．使机翼更加牢固D ．改变机翼的固有频率3．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的12，则单摆振动的( )A ．频率、振幅都不变B ．频率、振幅都改变C ．频率不变、振幅改变D ．频率改变、振幅不变4．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力频率f 的关系)如图所示，则下列说法正确的是( )A ．此单摆的固有周期约为0.5 sB ．此单摆的摆长约为1 mC ．若摆长增大，单摆的固有频率增大D ．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动5．(多选)如图甲所示的弹簧振子(以O 点为平衡位置在B 、C 间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时，振子处在B 位置 B ．振子运动的周期为4 sC ．t ＝4 s 时振子对平衡位置的位移为10 cmD ．t ＝2.5 s 时振子对平衡位置的位移为5 cmE ．如果振子的质量为0.5 kg ，弹簧的劲度系数20 N/cm ，则振子的最大加速度大小为400 m/s 26．(多选)一个质点经过平衡位置O ，在A 、B 间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确的是( )A ．OB ＝5 cmB ．第0.2 s 末质点的速度方向是A →OC ．第0.4 s 末质点的加速度方向是A →OD ．第0.7 s 末时质点位置在O 点与A 点之间E ．在4 s 内完成5次全振动7．(1)在利用单摆测定重力加速度的实验中．若测得的g 值偏大，可能的原因是( )A ．摆球质量过大B ．单摆振动时振幅较小C ．测量摆长时，只考虑了线长，忽略了小球的半径D ．测量周期时，把n 个全振动误认为(n ＋1)个全振动，使周期偏小E ．测量周期时，把n 个全振动误认为(n －1)个全振动，使周期偏大 (2)若单摆是一个秒摆，将此摆移到月球上⎝ ⎛⎭⎪⎫g 月＝16g 地，其周期是________．(3)实验中停表的读数如图，为________ s.8．(多选)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t＝0.5 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9．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m＝0.4 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________(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？10．弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.20 s时刻，振子速度第一次变为－v；在t＝0.50 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4.00 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．《机械振动》典型题参考答案1．解析：选C.单摆周期为T＝2πLg，当t＝3π2Lg＝3T4时摆球具有负向最大速度，知摆球经过平衡位置向负方向振动，选项C正确，A、B、D错误．2．解析：选 D.当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅较大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，选D.3．解析：选C.由单摆周期公式T＝2πlg知周期只与l、g有关，与m和v无关，周期不变，其频率不变；在没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h，最低点速度为v，则mgh＝12m v2，质量改变后有4mgh′＝12×4m·⎝⎛⎭⎪⎫v22，可知h′≠h，振幅改变，C正确．4．解析：选B.由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5 Hz，固有周期为2 s；再由T＝2πlg，得此单摆的摆长约为1 m；若摆长增大，则单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，B正确，A、C、D错误．5．(多选)解析：选ABE.由图乙可知，振子做简谐振动的振幅为10 cm，其周期T＝4 s，t＝0和t＝4 s时，振子在负的最大位置，即图甲中的B位置．由于振子做变速运动，故t＝2.5 s时，振子的位移应大于5 cm，故选项A、B正确，C、D错误，由a＝－kxm可知，振子的最大加速度为400 m/s2，选项E正确．6．(多选)解析：选ACE.由图(b)可知振幅为5 cm，则OB＝OA＝5 cm，A项正确；由图可知0～0.2 s内质点从B向O运动，第0.2 s末质点的速度方向是B→O，B 项错误；由图可知第0.4 s末质点运动到A点处，则此时质点的加速度方向是A→O，C项正确；由图可知第0.7 s末时质点位置在O与B之间，D项错误；由图(b)可知周期T＝0.8 s，则在4 s内完成全振动的次数为4 s0.8 s＝5，E项正确．7．解析：(1)由单摆周期公式T＝2πlg可知，重力加速度g＝4π2lT2，进而知重力加速度与摆球质量无关，故A错误；重力加速度与单摆振动的振幅无关，故B错误；测量摆长时，只考虑了线长，忽略了小球的半径，摆长l偏小，由g＝4π2l T2可知，所测重力加速度偏小，故C错误；测量周期时，把n个全振动误认为(n＋1)个全振动，使周期偏小，由g＝4π2lT2可知，所测重力加速度偏大，故D正确；测量周期时，把n个全振动误认为(n－1)个全振动，使周期偏大，由g＝4π2lT2可知，所测重力加速度偏小，故E错误．(2)在地球上秒摆的周期T＝2 s，将秒摆移到月球上，其周期T＝2πLg月＝6T＝2 6 s.(3)由图示停表可知，分针示数为1 min＝60 s，秒针示数为10.8 s，则停表示数为60 s＋10.8 s＝70.8 s.答案：(1)D (2)2 6 s (3)70.8[综合应用题组]8．(多选)解析：选ABD.由图看出，两单摆的周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式T＝2πlg得知，甲、乙两单摆的摆长l相等，故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，故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，故C错误；在t＝0.5 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，故D正确；由单摆的周期公式T＝2πlg得g＝4π2lT，由于单摆的摆长未知，所以不能求得当地的重力加速度，故E错误．9．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＝tn，再根据单摆周期公式T＝2πL g，可解得g ＝4π2n 2Lt 2.(2)由图乙可知单摆的振幅A ＝5 cm ，ω＝2πT ＝2π2 rad/s ＝π rad/s ，所以单摆做简谐运动的表达式为x ＝5sin πt (cm)．小球在最大位移处的加速度最大，由图乙可看出此摆的周期是2 s ，根据T ＝2πL g ，可求得摆长为L ＝1 m ，加速度最大值a m ＝F m m ＝mgA Lm ＝10×5×10－21m/s 2＝0.5 m/s 2.答案：(1)O 4π2n 2Lt 2 (2)x ＝5sin πt (cm) 小球在最大位移处的加速度最大 0.5 m/s 210．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T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0.22＋0.5－0.22×4 s ＝1 s (2)若B 、C 之间距离为25 cm ， 则振幅A ＝12×25 cm ＝12.5 cm振子4.00 s 内通过的路程s ＝4×4×12.5 cm ＝200 cm(3)根据x ＝A sin ωt ，A ＝12.5 cm ，ω＝2πT ＝2π rad/s 得x ＝12.5sin 2πt (cm) 振动图象如图所示．答案：(1)1 s (2)200 cm (3)x ＝12.5sin 2πt (cm) 图象见解析图。
高中物理-机械振动测试题
高中物理-机械振动测试题一、机械振动选择题1．如图所示，物体A放置在物体B上，B与一轻弹簧相连，它们一起在光滑水平面上以O 点为平衡位置做简谐运动，所能到达相对于O点的最大位移处分别为P点和Q点，运动过程中A、B之间无相对运动.已知物体A的质量为m，物体B的质量为M，弹簧的劲度系数为k，系统的振动周期为T，振幅为L，弹簧始终处于弹性限度内.下列说法中正确的是A．物体B从P向O运动的过程中，A、B之间的摩擦力对A做正功B．物体B处于PO之间某位置时开始计时，经14T时间，物体B通过的路程一定为LC．当物体B的加速度为a时开始计时，每经过T时间，物体B的加速度仍为aD．当物体B相对平衡位置的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于mkx M m⎛⎫ ⎪+⎝⎭2．某同学用单摆测当地的重力加速度．他测出了摆线长度L和摆动周期T，如图(a)所示．通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图(b)所示．由此种方法得到的重力加速度值与测实际摆长得到的重力加速度值相比会（）A．偏大B．偏小C．一样D．都有可能3．如图为某简谐运动图象，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是()A．质点在0.7 s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大，方向向左，在1.75 s时，位移为1 cmC．质点在1.2 s到1.4 s过程中，质点的位移在增加，方向向左D．质点从1.6 s到1.8 s时间内，质点的位移正在增大，方向向右4．如图所示,甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上,已知甲的质量小于乙的质量．当细线突然断开斤两物块都开始做简谐运动,在运动过程中（）A．甲的最大速度大于乙的最大速度B．甲的最大速度小于乙的最大速度C．甲的振幅大于乙的振幅D．甲的振幅小于乙的振幅5．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中A．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变B．物体在最低点时的加速度大小应为2gC．物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mgD．弹簧的最大弹性势能等于2mgA6．如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象，下列判断正确的是A．t=2×10-3s时刻纸盆中心的速度最大B．t=3×10-3s时刻纸盆中心的加速度最大C．在0〜l×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D．纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos50πt（m）7．如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（）A．B．C ．D ．8．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期T=2s ，从最低点位置向上运动时刻开始计时，在一个周期内的振动图象如图所示，关于这个图象，下列哪些说法是正确的是（ ）A ．t=1.25s 时，振子的加速度为正，速度也为正B ．t=1.7s 时，振子的加速度为负，速度也为负C ．t=1.0s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值D ．t=1.5s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值9．如图所示，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（ ）A ．C 的振幅比B 的大B ．B 和C 的振幅相等 C ．B 的周期为2π2L gD ．C 的周期为2π1L g10．如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M 点，与竖直墙相切于A 点，竖直墙上另一点B 与M 的连线和水平面的夹角为60°，C 是圆环轨道的圆心，D 是圆环上与M 靠得很近的一点（DM 远小于CM ）.已知在同一时刻，a 、b 两球分别由A 、B 两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M 点；c 球由C 点自由下落到M 点；d 球从D 点静止出发沿圆环运动到M 点.则：A ．c 球最先到达M 点B ．b 球最先到达M 点C．a球最先到达M点D．d球比a球先到达M点11．如图所示，在水平地面上，有两个用轻质弹簧相连的物块A和B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，现将一个质量也为m的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放，C和A相碰后立即粘在一起，之后在竖直方向做简谐运动。
选修1高中物理机械振动试题(含答案)
选修1高中物理机械振动试题(含答案)一、机械振动选择题1．图(甲)所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图(乙)为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是( )A．在t=0.2s时，弹簧振子可能运动到B位置B．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同C．从t=0到t=0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地增加D．在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同2．如图为某简谐运动图象，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是()A．质点在0.7 s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大，方向向左，在1.75 s时，位移为1 cmC．质点在1.2 s到1.4 s过程中，质点的位移在增加，方向向左D．质点从1.6 s到1.8 s时间内，质点的位移正在增大，方向向右3．甲、乙两单摆的振动图像如图所示，由图像可知A．甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B．甲、乙两单摆的摆长之比是2:3C．t b时刻甲、乙两摆球的速度相同D．t a时刻甲、乙两单摆的摆角不等4．如图所示为甲、乙两等质量的质点做简谐运动的图像，以下说法正确的是（）A ．甲、乙的振幅各为 2 m 和 1 mB ．若甲、乙为两个弹簧振子，则所受回复力最大值之比为F 甲∶F 乙＝2∶1C ．乙振动的表达式为x= sin 4πt （cm ） D ．t ＝2s 时，甲的速度为零，乙的加速度达到最大值5．用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度，用装有墨水的小漏斗和细线做成单摆，水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下方。
物体带动纸带一起向左运动时，让单摆小幅度前后摆动，于是在纸带上留下如图所示的径迹。
图乙为某次实验中获得的纸带的俯视图，径迹与中央虚线的交点分别为A 、B 、C 、D ，用刻度尺测出A 、B 间的距离为x 1；C 、D 间的距离为x 2。
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高中物理机械振动专题习题中等难度，附详细解析（请先作为试题在对答案看解析）一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.如图所示，斜面体M的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上，弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的物块m相连，弹簧的轴线与斜面平行.若物块在斜面上做简谐运动，斜面保持静止，则地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图象应是图中的( )A. B.C. D.2.关于简谐运动下列说法中正确的是( )A. 物体的位移减小时，速度减小，加速度变小B. 物体离开平衡位置的位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C. 物体通过平衡位置时，合力不一定为零D. 物体刚从平衡位置离开时，速度方向与位移方向相同3.弹簧振子作简谐运动，t1时刻速度为v，t2时刻也为v，且方向相同.已知(t2−t1)小于周期T，则(t2−t1)( )A. 可能大于四分之一周期B. 一定小于四分之一周期C. 一定小于二分之一周期D. 可能等于二分之一周期4.关于简谐运动的下述各物理量，说法正确的是( )A. 振幅是由平衡位置指向最大位移处的矢量B. 周期和频率的乘积为一常量C. 振幅越大，周期越长D. 振幅越小，频率越大5.如图1是一个弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，振子在B、C之间做简谐运动，规定以向右为正方向.图2是它的速度v移随时间t变化的图象.下面的说法中正确的是( )A. t=2s时刻，它的位置在O点左侧4cm处B. t=3s时刻，它的速度方向向左，大小为2m/sC. t=4s时刻，它的加速度为方向向右的最大值D. 振子在一个周期内通过的路程是16cm6.如图，甲、乙两个单摆的悬点在同一水平天花板上，两摆球拉到同一水平高度，并用一根细线水平相连，以水平地板为参考面.平衡时，甲、乙两摆线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2，且θ1>θ2.当细线突然断开后，两摆球都做简谐运动，则( )A. 甲、乙两摆的周期相等B. 甲、乙两摆的振幅相等C. 甲的机械能小于乙的机械能D. 甲的最大速度小于乙的最大速度7.关于单摆，下列说法正确的是( )A. 摆球做匀速圆周运动B. 摆动到最低点时加速度为零C. 速度变化的周期等于振动周期D. 振动的频率与振幅有关8.在图中的几个相同的单摆在不同的条件下摆动，从左到右周期依次为T1、T2、T3.关于它们的周期关系，判断正确的是( )A. T1>T2>T3B. T1<T2=T3C. T1>T2=T3D. T1<T2<T3二、多选题（本大题共8小题，共32.0分）9.简谐振动的特点是( )A. 回复力和位移成正比且方向相反B. 加速度和位移成正比且方向相反C. 速度和位移成正比且方向相反D. 振幅随时间作周期性变化10.一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，则( )A. 若△t=T，则t时刻和(t+△t)时刻振子运动的加速度一定大小相等B. 若△t=T，则t时刻和(t+△t)时刻弹簧的形变量一定相等2C. 若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，则△t一定等于T的2奇数倍D. 若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等，方向相同，则△t一定等于T的2整数倍11.利用传感器和计算机可以测量快速变化的力.如图是用这种方法获得的弹性绳中拉力随时间的变化图线.实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落.从此图线所提供的信息，判断以下说法中正确的是( )A. t1时刻小球速度最大B. t2时刻绳子最长C. t3时刻小球动能最小D. t3与t4时刻小球速度大小相同12.作简谐运动的物体每次通过平衡位置时( )A. 位移为零，动能为零B. 动能最大，势能最小C. 速率最大，振动加速度为零D. 速率最大，回复力不一定为零13.甲乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，下面关于两图线的说法中正确的是( )A. 甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小B. 甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小C. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙D. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v乙=2v甲14.弹簧振子在光滑水平面上振动，其位移时间图象如图所示，则下列说法正确的是( )A. 10秒内振子的路程为2mB. 动能变化的周期为2.0sC. 在t=0.5s时，弹簧的弹力最大D. 在t=1.0s时，振子的速度反向E. 振动方程是x=0.10sinπt(m)15.质点作简谐运动的图象如图所示，则该质点( )A. 在0.01至0.03s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小B. 在0.015s时，速度和加速度都为−x方向C. 在每1 s内，回复力的瞬时功率有100次为零D. 在第八个0.01s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大16.如图所示，物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，下列说法正确的是( )A. 物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供C. 物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小跟位移大小之比为kD. 物体A的回复力大小跟位移大小之比为kE. 若A、B之间的最大静摩擦因数为μ，则A、B间无相对滑动的最大振幅为μ(m+M)gk答案和解析【答案】1. C2. C3. A4. B5. C6. C7. C8. C9. AB10. AB11. BD12. BC13. AC14. ACE15. AC16. ACE【解析】1. 解：设斜面的倾角为θ．物块在光滑的斜面上做简谐运动，对斜面的压力N1等于物块重力垂直于斜面的分力，即N1=mg cosθ．以斜面体为研究对象，作出力图如图．地面对斜面体的摩擦力f=N1sinθ=mg sinθcosθ因为m，θ不变，所以f不随时间变化．故选：C物块在光滑的斜面上做简谐运动，对斜面的压力N1等于物块重力垂直于斜面的分力.斜面体处于静止，分析受力，作出力图，由平衡条件分析地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系．本题关键抓住物块对斜面的压力不变，不要被物块做简谐运动迷惑2. 解：A、位移减小时，加速度a=−kx也减小，物体靠近平衡位置，是加速，故速度m增大，故A错误；B、加速度a=−kx，负号表示加速度方向与位移方向总相反；离开时是减速，故加速m度与速度方向相反；故B错误；C、物体通过平衡位置时，回复力为零，但合力不一定为零；如单摆会受到向心力；故C正确；D、从平衡位置离开时，物体做减速运动，速度的方向一位移方向不一定相同；故D错误；故选：C物体做简谐运动，回复力的方向总是指向平衡位置，根据牛顿第二定律分析加速度方向.简谐运动的质点位移−时间图象是正弦曲线.速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同.离开平衡位置时，速度和位移同向，返回时，速度和位移反向．本题考查对描述简谐运动的物理量：速度、加速度、位移特点的理解和掌握程度.关键抓住位移的起点是平衡位置．3. 解：t1时刻速度为v，t2时刻也为v，且方向相同.则有这两位置关于平衡位置对称.由于(t2−t1)小于周期T，A、当这位置靠近最大位置附近，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有(t2−t1)大于四分之一周期，故A正确；B、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有(t2−t1)小于四分之一周期，但不是一定故B错误；C、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向最大位置时，则有(t2−t1)大于二分之一周期，故C错误；D、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向最大位置时，则有(t2−t1)大于二分之一周期，不可能等于二分之一周期，故D错误；故选：A．4. 解：A、据振幅的定义可知，振幅是标量，并非矢量，故A错误；B、据周期和频率的关系可知，f=1T，所以周期和频率的乘积为1，故B正确；CD、据简谐运动的特点可知，周期、频率都与振幅无关，故CD错误；故选：B首先知道振幅、周期和频率的定义，据此分析；还需知道简谐运动的周期与振幅无关，据此求解即可．本题考查简谐运动的特点，知道振幅、周期和频率的定义以及它们之间的关系公式；知道简谐运动的周期与振幅无关是解答的关键，基础题．5. 解：根据v−t图知，振子速度为零时，处于最大位置处；速度最大时，处于平衡位置．A、t=2s时刻，速度为负向最大，应处于平衡位置上，并不在位置O左侧，故A错误；B、t=3s时刻，速度为负且减少，即向左运动，故B错误；C、t=4s时刻，速度为零，速度方向即将为正，所以振子应在左侧最大位置处，即它的加速度方向向右且为最大值，故C正确；D、由图不确定振幅，就不能求解振子在一个周期内通过的路程，故D错误．故选：C．图1是一个弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，在B、C之间做简谐运动，规定以向右为正方向，根据v−t图分析结合弹簧振子模型分析即可.注意振子速度为零时，处于最大位置处；速度最大时，处于平衡位置．明确弹簧振子的振动情况是解题关键，能借助图象分析各物理量的变化是解题的核心．6. 解：A、根据几何关系得，甲的摆长大于乙的摆长，摆角大于乙的摆角，所以甲的振幅大于乙的振幅.根据T=2πlg知，甲摆的周期大于乙摆的周期.故AB错误．C、两球开始处于平衡，设绳子拉力为T，根据共点力平衡知，m甲g=Ttanθ1，m乙g=Ttanθ2，则m甲<m乙，在摆动的过程中，机械能守恒，则甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能.故C正确．D、根据机械能守恒定律得，因为甲球下降的高度大，则甲摆球的最大速度大于乙摆球的最大速度.故D错误．故选：C根据单摆的周期公式，通过摆长的大小比较周期的大小，通过机械能守恒定律比较摆球的最大速度本题考查了单摆的周期公式，共点力平衡、机械能守恒定律等知识，综合性较强，需加强训练7. 解：A、单摆在摆动中速度大小是变化的，不是匀速圆周运动，故A错误；B、摆动到最低点时加速度为零，摆球受向上的合外力，故加速度竖直向上，故B错误；C、速度变化的周期以及位移变化的周期均等于振动周期，故C正确；D、振动的频率与振幅无关，只取决于摆长和当地的重力加速度，故D错误．故选：C．明确单摆的性质，知道单摆的振动过程中的速度、加速度以及合外力的变化，同时明确单摆周期的公式T=2πLg．本题考查单摆的性质，要注意重点掌握单摆的周期公式以及单摆的振动过程，要重点掌握单位的周期公式的理解和应用．8. 解：根据周期公式T=2πL，g单摆的周期与幅和摆球质量无关，与摆长和重力加速度有关；(1)中重力平行斜面的分量mg sinθ沿切向分力提供回复力，沿斜面的加速度为a=g sinθ，所以周期为T1=2πLg sinθ(2)中带正电的摆球要受到天花板带正电的球的斥力，但是斥力与运动方向总是垂直，不影响回复力，所以单摆周期不变．．所以周期为T2=2πLg(3)中的周期为T3=2πL，g故T1>T2=T3故选：C单摆的周期与振幅和摆球质量无关，单摆的周期与重力加速度有关，因为重力的分力提供回复力，根据周期公式T=2πL分g析即可．本题关键根据单摆周期公式直接判断，记住公式就行，简单．9. 解：A、简谐运动中的回复力F=−kx，即回复力与位移成正比，且方向相反，故A 正确；B、加速度与位移关系为：a=−kx，故加速度跟位移成正比；根据牛顿第二定律，加m速度与回复力方向相同，故与位移方向相反，故B正确．C、速度随时间做周期性变化，与位移方向无关，故C错误；D、振幅是振动过程中的最大位移，不会作周期性变化，故D错误；故选：AB．；据此判断回复力与加简谐运动中的回复力F=−kx；加速度与位移关系为：a=−kxm速度和位移之间的关系．简谐运动是周期性运动，速度、位移、加速度、回复力均随着时间按照正弦规律变化，基础问题．10. 解：A、若△t=T，由简谐振动的周期性可知，t时刻和(t+△t)时刻振子运动的各物理量都相同，所以加速度一定大小相等.故A正确．B、若△t=T，在t时刻和(t+△t)时刻振子的位置一定关于平衡位置是对称点，弹簧2沿水平方向做简谐振动，所以受到的弹簧的弹力的大小相等，所以两个时刻弹簧的形变量一定相等.故B正确．C、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等，方向相反；振子可能以相等的速度经过两点，也可能以方向相反飞速度经过两点，所以则△t不一定等于T的奇数倍.故2C错误．D、若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，可能振子经过同一的整数倍.故D错误．点，也可能经过关于平衡位置对称的两位置，△t不一定等于T2故选：AB弹簧振子做简谐运动，两个时刻位移相同，△t不一定等于T的整数倍.只有当位移、速度都相同时，△t才等于T的整数倍.振子运动速度的大小相等、方向相反，△t一定等于T 2的整数倍.经过整数倍周期，加速度一定相同.经过△t=T2，弹簧的长度不一定相等．本题考查对简谐运动物理量及其变化的理解程度，可通过过程分析理解掌握.简谐运动中速度与加速度的大小变化情况是相反.也可以作出振动图象进行分析．11. 解：A、把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力大于重力时，小球才开始做减速运动，所以t1时刻小球速度不是最大.故A错误．B、t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，绳子也最长.故B正确．C、t3时刻与t1时刻小球的速度大小相等，方向相反，小球动能不是最小，应是t2时刻小球动能最小.故C错误．D、t3与t4时刻都与t1时刻小球速度大小相同.故D正确．故选BD把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1与t4时刻绳子刚好绷紧，分析小球的运动情况，判断什么时刻小球的速度最大.当绳子的拉力最大时，小球运动到最低点，绳子也最长．本题考查运用牛顿定律分析小球运动情况的能力，要注意绳子拉力的变化与弹簧的弹力类似．12. 解：AB、振动质点的位移是指离开平衡位置的位移，故经过平衡位置时位移一定为零，速度最大，故动能最大，势能最小，故A错误，B正确；CD、简谐运动中，在平衡位置，回复力F=−kx=0，故加速度a=Fm=0，速率是最大的，故C正确，D错误；故选：BC．简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，速度最大，势能最小．本题关键是明确简谐运动的运动特点，熟悉能量的转化情况，基础题．13. 解：A、由图可知，甲的振动幅度较大，乙的幅度较小；故A正确；B、两摆由于摆长相同，则由单摆的性质可知，两摆的周期相同；故B错误；C、由图可知，甲的时间为2T，乙的时间为4T；则由v=xt可知，二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙；故C正确，D错误；故选：AC．由振幅的大小可明确砂摆的振动幅度；单摆的摆动具有等时性，甲图时间短，乙图时间长，根据v=xT判断速度大小关系．本题考查单摆的性质，要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度；与振幅等无关．14. 解：A、根据振动图象可知周期T=2.0s，振幅A=10cm，t=10s=5T，一个周期通过的路程为4A，则10s内通过的路程为s=5×4A=20×10cm=200cm=2m，故A正确；B、每次经过平衡位置动能最大，在最大位移处动能为0，在振子完成一个周期的时间内，动能完成2个周期的变化，故动能变化的周期为1s，故B错误；C、t=0.5s时，振子处于最大位移处，弹簧的弹力最大，故C正确；D、在t=0.5s到t=1.5s时间内振子沿x负方向运动，在t=0.1s时，振子的速度未反向，故D错误；E、由振动图象知T=2.0s，角速度ω=2πT =2π2rad/s=πrad/s，振动方程x=0.10sinπt(m)，故E正确；故选：ACE由振动图象读出周期，一个周期振子通过的路程为4A，根据时间与周期的关系，求10s 内振子的路程；动能是标量，处于平衡位置动能最大，处于最大位移处，动能为0，知振子一个全振动动能变化2个周期；根据振动图象的特点，判断振子的位置；振动方向可根据“上坡上振，下坡下振”来判断；根据x=A sinωt求振动方程本题考查对振动图象的认识，注意速度的方向要根据位移的变化进行确定，也可把图象比喻成坡，运用“上坡上振，下坡下振”判断质点振动方向，能根据振动图象写出振动方程，难度不大，属于基础题．15. 解：A、在0.01至0.03s内，质点由平衡位置运动到负向最大位移处，再回到平衡位置，速度先反方向后同方向，速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小.故A正确．B、在0.015s时，位移为负值，则加速度为正值，即加速度方向+x方向，速度沿−x方向.故B错误．C、周期T=0.04s，时间t=1s=25T，质点在平衡位置时回复力为零，回复力的瞬时功率为零，在最大位移处速度为零，其瞬时功率也为零，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零，所以在每1s内，回复力的瞬时功率有100次为零.故C正确．D、在第八个0.01s内，相当于第一个周期内第四个0.01s内，速度与位移方向都沿+x方向，方向相同，速度在不断减小，位移不断增大.故D错误．故选：AC根据质点的运动方向判断速度的正负，加速度的方向与位移相反，正负相反.加速度方向总是指向平衡位置，当质点离开平均位置时，速度与加速度反向，当质点靠近平衡位置时，速度与加速度同向.在每1s内，根据回复力为零或速度为零，确定回复力的瞬时功率为零的次数.在第八个0.01s内，相当于第一个周期内第四个0.01s内，由图象分析速度与位移方向关系及变化情况．本题考查由振动图象读出位移、速度、加速度方向及其大小变化的能力.回复力的瞬时功率等于回复力与速度的乘积，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零．16. 解：A、A做简谐运动时回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供，故A正确．B、物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供，故B错误．C、物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小满足F=−kx，则回复力大小跟位移大小之比为k.故C正确．D、设弹簧的形变量为x，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为：a=kx M+m对A：f=ma=kmM+mx，可见，作用在A上的静摩擦力大小f，即回复力大小与位移大小之比为：kmM+m.故D错误；E、据题知，物体间的最大摩擦力时，其振幅最大，设为A.以整体为研究对象有：kA=(M+m)a以A为研究对象，有牛顿第二定律得：μmg=ma联立解得：A=μ(m+M)gk.故E正确．故选：ACEA和B−起在光滑水平面上做简谐运动，物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供，滑块B的回复力是由弹簧的弹力和A对B的摩擦力的合力提供.回复力满足：F=−kx.以A为研究对象，根据牛顿第二定律求出AB无相对滑动时最大加速度，再对整体，由牛顿第二定律求出最大振幅．明确最大振幅时，物体间的摩擦力最大，灵活利用整体法和隔离法解题是关键.要知道简谐运动的基本特征是F=−kx，但k不一定是弹簧的劲度系数．。