高考物理一轮总复习 选修部分 第12章 机械振动 机械波.docx

1、高考物理一轮总复习 选修部分 第12章 机械振动 机械波第1讲 机械振动时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。其中16为单选，710为多选)1.关于振幅的各种说法中，正确的是 ()A.振幅是振子离开平衡位置的最大距离B.位移是矢量，振幅是标量，位移的大小等于振幅C.振幅等于振子运动轨迹的长度D.振幅越大，表示振动越强，周期越长答案A解析振幅是振子离开平衡位置的最大距离，A选项是正确的，C选项错误。位移是矢量，是平衡位置指向所在位置的有向线段的长度，位移的大小并不等于振幅，最大位移的大小才等于振幅，B选项是错误的。振幅越大，振动越强，但周期不一定长，周期只

2、跟振子的劲度系数和振子的质量有关，与振幅无关，D选项错误。22016福州校级期末如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.1 s，振子经a、b两点时速度相同。若它从b再回到a的最短时间为0.2 s，该振子的振动频率为()A.1 Hz B1.25 HzC.2 Hz D2.5 Hz答案D解析由题，振子从a到b历时0.1 s，振子经a、b两点时速度相同，则a、b两点关于平衡位置对称。振子从b再回到a的最短时间为0.2 s，则振子bcb的时间是0.1 s，根据对称性分析得知，振子从abcda的总时间为0.4 s，即振子振动的周期为T0.4 s，频率为f Hz2.5 Hz。故A、B、C错误，D

3、正确。3. 装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示。将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是 ()答案D解析将试管竖直提起少许，由静止释放，取向上为正方向，所以计时时刻，试管的位移为正的最大，所以只有D选项符合，其他A、B、C选项都是错误的。4.如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的振动图象。已知甲、乙两个振子的质量相等，则 ()A甲、乙两个振子的振幅分别为2 m、1 mB.甲、乙两个振子的相位差总为C.前2 s内甲、乙两个振子的加速度均为正值D.第2 s末甲的速度最大

4、，乙的加速度最大答案D解析两振子的振幅A甲2 cm，A乙1 cm，A错；两振子的频率不相等，相位差为一变量，B错；前2 s内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，C错；第2 s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度最大，D对。5.如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知 ()A.振子的振动周期等于t1B.在t0时刻，振子的位置在a点C.在tt1时刻，振子的速度为零D.从t1到t2，振子从O点运动到b点答案D解析由乙图可知，振子的振动周期为2t1，A选项错误。t0时刻振子在平衡位置O点，并沿x轴负

5、方向运动，B选项是错误的。在tt1时刻，振子的位移为零，速度达到最大，C选项错误。在从t1到t2的过程中，振子从O点向正方向的b点运动，D选项是正确的。6. 如图所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统。当圆盘静止时，小球可稳定振动。现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定。改变圆盘匀速转动的周期，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示，则 ()A.此振动系统的固有频率约为3 HzB.此振动系统的固有频率约为0.25 HzC.若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变D.若圆

6、盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动答案A解析当T固T驱时振幅最大，由乙图可知当f驱3 Hz时，振幅最大，所以此振动系统的固有频率约为3 Hz，A选项正确，B选项错误。若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动周期也增大，频率减小，但振动系统的固有周期和频率不变，共振曲线的峰值也不变，C、D选项都错误。7. 如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，则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t0.5 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答案ABD解析由振动图象可以看出，甲摆的振幅比乙摆的大，两单摆的振

7、动周期相同，根据单摆周期公式T2可得，甲、乙两单摆的摆长相等，但不知道摆长是多少，不能计算出重力加速度g，故A、B正确，E错误；两单摆的质量未知，所以两单摆的机械能无法比较，故C错误；在t0.5 s 时，乙摆有负向最大位移，即有正向最大加速度，而甲摆的位移为零，加速度为零，故D正确。8. 某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移xAsint，振动图象如图所示，则 ()A.弹簧在第1 s末与第5 s末的长度相同B.简谐运动的频率为 HzC.第3 s末，弹簧振子的位移大小为AD.弹簧振子在第3 s末与第5 s末的速度方向相同答案BCD解析在水平方向上做简谐运动的弹簧振子，其位移x的正、负表示弹簧被

8、拉伸或压缩，所以弹簧在第1 s末与第5 s末时，虽然位移大小相同，但方向不同，弹簧长度不同，选项A错误；由图象可知，T8 s，故频率为f Hz，选项B正确； rad/s，则将t3 s代入xAsint，可得弹簧振子的位移大小xA，选项C正确；第3 s末至第5 s末弹簧振子沿同一方向经过关于平衡位置对称的两点，故速度方向相同，选项D正确。9. 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，物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则物体在振动过程中 ()A.物体的最大动能应等于mgAB.弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变C.弹簧的最大弹性势能等于2mgAD.物体在最低点时的

9、弹力大小应为2mg答案CD解析物体振动到最高点时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能为零，从最高点到平衡位置，重力势能减少，弹性势能增加，重力势能一部分转化为物体的动能，一部分转化为弹簧的弹性势能，物体的最大动能小于重力势能的减少量mgA，A错误；物体在振动过程中，物体和弹簧组成的系统机械能保持不变，弹簧的弹性势能和物体动能之和在不断变化，B错误；物体运动到最低点时，弹簧的伸长量最大，弹簧的弹性势能最大，物体的动能为零，从最高点运动到最低点，物体重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，弹簧的最大弹性势能为Epmmg2A2mgA，C正确；在最高点物体所受的回复力大小为Fmmg，在最低点物体所受的回复

10、力大小等于在最高点所受的回复力大小，即FmFmmg，方向竖直向上，物体在最低点受到两个力的作用，回复力为FmF弹mg，解得F弹2mg，D正确。10.一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t0时刻振子的位移x0.1 m；t s时刻x0.1 m；t4 s时刻x0.1 m。该振子的振幅和周期可能为()A.0.1 m， s B0.1 m,8 sC.0.2 m， s D0.2 m,8 s答案ACD解析振子的两种位置关系如图：若振子的振幅为0.1 m，(s)T，则周期最大值为 s，A项正确，B项错，若振子的振幅为0.2 m，由简谐运动的对称性可知，当振子由x0.1 m处运动到负向最大位移处再反向运动到

11、x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则T(s)，所以周期的最大值为 s，且t4 s时刻x0.1 m，故C项正确；当振子由x0.1 m经平衡位置运动到x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则T(s)，所以此时周期的最大值为8 s，且t4 s时，x0.1 m，故D项正确。二、非选择题(本题共4小题，共40分)11.(6分)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如上图所示，则该摆球的直径为_cm。(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_(填选项前的字母)。A.把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B.

12、测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小答案(1)0.97(2)C解析(1)由游标尺的“0”刻线在主尺上的位置读出摆球直径的整毫米数为9 mm0.9 cm，游标尺中第7条刻度线与主尺刻度线对齐，所以应为0.07 cm，所以摆球直径为0.9 cm0.07 cm0.97 cm。(2)单摆应从最低点计时且摆角小于10，故A错；因一个周期内，单摆有2次通过最低点，故B错；由T2得，g，若用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，则g偏大，C对；因空气阻力的影响，选密度小的摆

13、球，测得的g值误差大，D错。12.(12分)在探究单摆周期与摆长关系的实验中，(1)关于安装仪器及测量时的一些实验操作，下列说法中正确的是 ()A.用米尺测出摆线的长度，记为摆长lB.先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，再将单摆悬挂在铁架台上C.使摆线偏离竖直方向某一角度(接近5)，然后由静止释放摆球D.测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期(2)实验测得的数据如下表所示：次数12345摆长l/cm80.0090.00100.00110.00120.0030次全振动时间t/s53.856.960.062.865.7振动周期T/s1.791.902.002.092.19振动周期

14、的平方T2/s23.203.614.004.374.80请将测量数据标在下图中，并在图中作出T2随l变化的关系图象。(3)根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是_。(4)根据图象，可求得当地的重力加速度为_m/s2。(3.14，结果保留3位有效数字)答案(1)C(2)如图所示(3)成正比(4)9.86解析(1)本实验中，应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长，摆长应为悬点到摆球球心的距离，故A、B错误；测量单摆的周期时，应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同，即单摆做一次全振动，这段时间才为一个周期，为了减小误差，须测量单摆的多个周期，然后再取平均值求出一个周期，故D错误；

15、单摆在摆角小于5时可认为做简谐运动，故C正确。(2)通过描点、连线可得到单摆的T2l图象，近似为一条直线。(3)通过作出的图象说明单摆周期的平方和摆长成正比。(4)根据图象求出图线的斜率k，再根据单摆的周期公式可得g，进而求出重力加速度g。13.(10分)一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示振动方程并画出相应的振动图象。答案x0.08sin(t) m图象见解析解析简谐运动振动方程的一般表示式为xAsin(t0)，根据题给条件有：A0.08 m，2f，所以x0.08sin(t0) m，将t0时x00.04

16、m代入得0.040.08sin0，解得初相0或0，因为t0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取0，所求的振动方程为x0.08sin m，对应的振动图象如图所示。14.2015温州期中(12分)弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.2 s时，振子速度第一次变为v；在t0.5 s时，振子速度第二次变为v。(1)求弹簧振子振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程；(3)若B、C之间的距离为25 cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象。答案(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin2t cm图象见解析图解析(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得：T0.52 s1.0 s(2)若B、C之间距离为25 cm，则振幅A25 cm12.5 cm振子4.0 s内通过的路程s412.5 cm200 cm(3)根据xAsint，A12.5 cm2得x12.5sin2t(cm)。振动图象为