河南省郑州新意中学2020年高二年级物理第二学期机械振动练习（word 含答案）

郑州新意中学高二年级物理第二学期机械振动练习
一、选择题
1．做简谐运动的物体，在不同时刻通过同一确定位置时可能不相同的物理量是(
)
A．加速度
B．动能
C．速度
D．位移
2．如图所示，对做简谐运动的弹簧振子的受力情况分析正确的是（
）
A．重力、支持力、弹簧的弹力
B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
C．重力、支持力、回复力、摩擦力
D．重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力
3．某质点的振动图象如图所示，根据图象可知（　　）
A．质点振动的振幅为
B．质点振动的周期为
C．t=1s时，质点有负的最大位移
D．t=2s时，质点的运动速度为零
4．关于简谐运动的周期，频率，振幅，下列说法中哪些是正确的（　　）
A．振幅是矢量，方向从平衡位置指向最大位移处
B．周期和频率的乘积是一个常数
C．振幅增加，周期也必然增加，而频率减小
D．频率与振幅有关
5．如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端。小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示。则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
6．某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（　　）
A．摆球在A点所受的合力等于在B点所受的合力
B．在O点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在O点附近摆球的速率较大
C．摆球经过O点前后瞬间摆线上的拉力大小不变
D．从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大
7．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有
5
个单摆，其中
b
摆球质量最大，其余
4
个摆球质量相等，摆长关系为
Lc>Lb=Ld>La>Le，现将
b
摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定，下列叙述正确的是（
）
A．4
个单摆的周期
Tc>Td>Ta>Te
B．4
个单摆的频率
fa=fc=fd=fe
C．4
个单摆的振幅
Aa=Ac=Ad=Ae
D．4
个单摆中
c
摆的振幅最大
8．某质点做简谐运动，其位移与时间的关系式为x=3sin（）cm，则（　
）
A．质点的振幅为3
m
B．质点振动的周期为3
s
C．质点振动的周期为s
D．t=0.75
s时刻，质点回到平衡位置
二、填空题
9．如图所示，质量为3m的框架放在水平台秤上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端拴一质量为m的金属小球，小球上下振动。当小球运动到最低点时，台秤的示数为5mg，小球运动到最高点时，台秤的示数为________，此时小球的瞬时加速度大小为____。
10．某质点做简谐运动，从A点经历时间1s第一次运动到B点，路程为8cm，A、B两位置质点的动能相同，再经相同的时间回到A点。该质点做简谐运动的周期T=______s，振幅A=____m，以第一次经过最大位移时开始计时，再次回到A点时速度方向为正方向，质点位移x随时间t变化的函数关系为
___。
11．甲、乙两弹簧振子质量相等，其振动图象如图所示，则它们振动频率的大小关系是f甲_____f乙；在0﹣4s内，甲的加速度为正向最大的时刻是_____s末。
12．如图所示是演示砂摆振动图像的实验装置，砂摆的摆幅较小时可看作简谐振动．砂摆摆动时，手拉纸的速率恒为0.3m/s，实验结果如图所示．由图所提供的信息，可测得砂摆的周期为
，砂摆的摆长为
（g取10m/s2）．
13．(1)受迫振动是指系统在驱动力的作用下振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)__________；当驱动力的频率与固有频率接近时，振幅就越大，当二者__________时，振幅达到最大，这就是共振现象．
(2)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线．
若两次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_______（填“月球”或“地球”）上单摆的共振曲线；若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1：l2=_______；?图线II若是在地球上完成的，则该摆摆长约为______m．
三、实验题
14．在做“用单摆测当地重力加速度”的实验时，有以下器材：
(A)1
m
长的细线；(B)20
cm
长的尼龙线；(C)小铁球；(D)大木球；(E)手表；(F)时钟；(G)
秒表.
（1）为使实验尽可能精确，应选用的摆球是___，摆线是
__，计时器是__
.
（2）计时位置应选在
__，这样做的优点是__________.
（3）实验中若测得重力加速度
g
值偏小，可能的原因是（___________）
A．小球质量太大
B．将悬线的长度记作摆长，忽略了摆球半径
C．单摆振动时，摆线的偏角太小
D．测周期时，将
n
次全振动记为
n＋1
次全振动，
（4）某同学测出了多组摆长
L
和运动周期T，并根据相应的实验数据作出了T2
L
图像，如图所示，
根据图像中的数据算出了重力加速度的数值为________m
/
s2
15．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中：
（1）以下关于本实验的做法中正确的是____
；
A．摆角应尽量大些
B．摆线应适当长些
C．摆球应选择密度较大的实心金属小球
D．用秒表测量周期时，应取摆球摆至最高点时开始计时
（2）用秒表记录了单摆振动
40
次所用的时间如图所示，秒表读数为_____
s；
（3）根据实验记录的数据，得到周期
T和摆长
L，通过估算猜测两者关系，并用图象方法判断猜想是否正确。以T2为纵轴，L为横轴，作出图像，发现图线是一条过原点的倾斜直线，从而确定了单摆做简谐运动的周期和摆长的关系。有同学还利用这图线求当地的重力加速度g，如果甲同学的L是摆线长加小球的直径，其他做法无误，那他通过图线得到的g值______
（填“偏大”、“
偏小”或“不变”）；乙同学因计数问题每次将实际39次全振动记成40次，算得周期，其他做法无误，那他通过图线得到的g值______（“偏大”、“
偏小”或“不变”）。
四、解答题
16．如图所示，一质点沿水平直线做简谐运动，先后以相同速度通过、两点，经历时间，过点后再经质点第一次反向通过点。若在这两秒内质点所通过的路程是，试求该质点的振动周期和振幅。
17．一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点0，振幅A=10cm，周期T=2s.t=0时，小球位于x0=5cm处，且正在向x轴负方向运动，则：
(i)写出小球的位置坐标x随时间t变化的关系式；
(ii)求出在t=0至t=0.5s内，小球通过的路程．
18．提供信息：若物体做机械振动的回复力F回与振动物体的位移x满足关系式F回=－kx，那么机械振动的周期为，其中k为常数。如图是多米诺骨牌中滚球触发机关的一段示意图，轻质弹簧一端固定在斜面底端，质量为0.2kg的小球放在倾角为的光滑斜面最上端B点，在弹簧弹力作用下处于静止状态，弹簧的劲度系数为k0=5π2N/m，且不与小球拴接。长度l=0.5m的水平轨道CD和光滑圆弧轨道在D点相切，B、C竖直高度差=0.6m，小球在水平轨道上受到恒定阻力f=0.6N。现用沿斜面向下的推力使小球缓慢移动一小段距离到达A点，此时突然撤去推力，弹簧上端到达B点时立即被锁定，小球从B点弹出后恰好沿水平方向进入CD轨道，继续运动到弧面上的触发点E，原速率弹回。已知重力加速度g=10m/s2。求：
(1)小球到C点时的速度大小；
(2)小球从A点到B点的过程中弹簧对小球的冲量大小；
(3)小球最终停止时离D点的距离。
19．如图甲所示，0点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与0点之间。现将质量为m的摆球拉到A点释放，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，最大偏角为θ。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t=0为摆球从A点开始运动的时刻，重力加速度为g。求：
（1）单摆回复力的最大值；
（2）单摆运动周期和摆长。
20．如图所示，竖直放置的轻弹簧劲度系数为k，下端固定在水平面上，上端与质量为m可视为质点的小球相连，开始时弹簧处于原长。现将小球从弹簧上端由静止开始释放，在竖直方向上作简谐运动，其周期为。已知重力加速度为g，不计弹簧质量和一切阻力，取竖直向下为正，开始运动时刻为0时刻，求：
（1）小球处于平衡位置时弹簧的形变量及简谐运动的振幅A；
（2）小球简谐运动位移随时间变化的表达式；
（3）小球运动到最低点时弹簧的弹力。
参考答案
1．C2．A3．B4．B5．C6．B7．B8．BD
9．3mg
g
10．2
0.04
11．＜
3
12．1s，0.25m
13．无关
相等
月球
25:4
1m
14．C
A
G
平衡位置
减小测量周期的误差
B
9.86
15．BC
75.2
不变
偏大
16．4s；4cm
17．(i).
(ii).
5（1＋）cm
18．(1)2m/s；(2)0.973N·s；(3)小球停在离D点0.17m的位置
19．（1）mgsinθ；（2）T=2t1；
20．（1），；（2）；（3）