1、第一节 机械振动（实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度） (建议用时：40分钟)一、选择题1关于简谐运动的周期，以下说法正确的是()A间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C半个周期内物体的动能变化一定为零D一个周期内物体的势能变化一定为零E经过一个周期质点通过的路程为零解析：选ACD.根据周期的定义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故A、D正确当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故B错误，C正确经过一个周期，质点通过的路程为4A，E错
2、误2(2019高考江苏卷)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机械能增大答案：AC3关于受迫振动和共振，下列说法正确的是()A火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振B若驱动力的频率为5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5 HzC当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大D一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个E受迫振动系统的机械能守恒解析：选BCD.火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5 Hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为5 Hz，B正确；由共
3、振的定义可知，C正确；根据共振现象可知，D正确；受迫振动系统驱动力做功，系统的机械能不守恒，E错误4.(2020北京海淀区模拟)如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动已知在t1时刻物块的动量为p、动能为Ek.下列说法正确的是()A如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2t1的最小值为TB如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2t1的最小值为TC当物块通过O点时，其加速度最小D物块运动至C点时，其加速度最小解析：选C.物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在t2时刻物块的动量也为p，t2
4、t1的最小值小于等于，故A错误；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2t1的最小值可以小于T，故B错误；图中O点是平衡位置，根据a知，物块经过O点时位移最小，则其加速度最小，故C正确；物块运动至C点时，位移最大，其加速度最大，故D错误5如图所示，在两根等长的曲线下悬挂一个小球(可视为质点)组成了所谓的双线摆，若摆长为l，两线与天花板的左、右两侧夹角均为，当小球垂直纸面做简谐运动时，其周期为()A2 B2C2 D2解析：选D.根据公式T2，本题中llsin ，故T2，D正确6简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上安
5、装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示则下列说法中正确的是()A弹簧振子的周期为4 sB弹簧振子的振幅为10 cmCt17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cmD若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是4 cmE2.5 s时振子正在向x轴正方向运动解析：选ABD.周期是振子完成一次全振动的时间，由图知，弹簧振子的周期为T4 s，故A正确；振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知，弹簧振子的振幅为10 cm，故B
6、正确；振子的周期为4 s，由周期性知，t17 s时振子相对平衡位置的位移与t1 s时振子相对平衡位置的位移相同为0，故C错误；若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是svt2 cm/s2 s4 cm，故D正确；由题图乙可知2.5 s时振子正在向x轴负方向运动，故E错误7(2020江西重点中学联考)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则()A当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sB当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC当转速增大时，弹簧振
7、子的振幅增大D当转速减小时，弹簧振子的振幅增大E振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功解析：选BDE.摇把匀速转动的频率fn Hz4 Hz，周期T0.25 s，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A错误，B正确；当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz，弹簧振子的振幅将增大，C错误，D正确；外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E正确8如图甲所示为以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t0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大B在t0.1 s与t0.3 s两个时刻，
8、弹簧振子在同一位置C从t0到t0.2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D在t0.6 s时，弹簧振子有最小的弹性势能E在t0.2 s与t0.6 s两个时刻，振子速度都为零解析：选BCE.t0.2 s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度与位移大小成正比，方向与位移方向相反，A错误；在t0.1 s与t0.3 s两个时刻，弹簧振子的位移相同，B正确；从t0到t0.2 s时间内，弹簧振子从平衡位置向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，C正确；在t0.6 s时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子
9、的弹性势能最大，D错误；t0.2 s与t0.6 s，振子在最大位移处，速度为零，E正确9(2020甘肃兰州一中高三质检)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甲摆的周期比乙摆大E在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆解析：选ABE.可从题图上看出甲摆振幅大，B正确；由题图知两摆周期相等，则摆长相等，因两摆球质量关系不明确，无法比较它们的机械能的大小，A正确，C、D错误；t0.5 s时乙摆球在负的最大位移处，故有正向最大加速度，E正确10(2020湖北襄阳四中模拟)如图甲所示为一弹簧振子自由振动(即
10、做简谐运动)时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力的作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中正确的是()A由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 sB由图乙可知弹簧振子的固有周期为8 sC由图乙可知外力的周期为8 sD如果改变外力的周期，在接近4 s的附近该弹簧振子的振幅较大E如果改变外力的周期，在接近8 s的附近该弹簧振子的振幅较大解析：选ACD.图甲是弹簧振子自由振动时的图象，由图甲可知，其振动的固有周期为4 s，A正确，B错误；图乙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图象，弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期，即8 s，C正确；当固有周期与驱动力的周期相等时，其振幅最大，驱
11、动力的周期越接近固有周期，弹簧振子的振幅越大，D正确，E错误11(2020山东济南模拟)甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知()A两弹簧振子完全相同B两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲F乙21C振子甲速度为零时，振子乙速度最大D两振子的振动频率之比f甲f乙12E振子甲加速度为零时，振子乙速度最大解析：选CDE.从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲T乙21，得频率之比f甲f乙12，D正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(Fkx)的最大值之比F甲F乙不一定为21，B错误；由简谐运动的特
12、点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，C正确，同理E也正确12如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量是乙的质量的4倍，弹簧振子做简谐运动的周期T2，式中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中()A甲的振幅是乙的振幅的4倍B甲的振幅等于乙的振幅C甲的最大速度是乙的最大速度的D甲的振动周期是乙的振动周期的2倍E甲的振动频率是乙的振动频率的2倍解析：选BCD.细线断开前，两根弹簧上的弹力大
13、小相同，弹簧的伸长量相同，细线断开后，两物块都开始做简谐运动，简谐运动的平衡位置都在弹簧原长位置，所以它们的振幅相等，A错误，B正确；两物块做简谐运动时，动能和势能相互转化，总机械能保持不变，细线断开前，弹簧的弹性势能就是物块开始做简谐运动时的机械能，二者相等，根据机械能守恒，可知在振动过程中，它们的机械能相等，到达平衡位置时，它们的弹性势能为零，动能达到最大，二者相等，因为甲的质量是乙的质量的4倍，根据动能公式可知甲的最大速度是乙的最大速度的，C正确；根据弹簧振子做简谐运动的周期公式T 2，甲的质量是乙的质量的4倍，甲的振动周期是乙的振动周期的2倍，D正确；根据周期与频率成反比可知，甲的振动
14、频率是乙的振动频率的，E错误二、非选择题13(2020河北衡水模拟)物理实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验(1)实验室有如下器材可供选用：A长约1 m的细线B长约1 m的橡皮绳C直径约为2 cm的均匀铁球D直径约为5 cm的均匀木球E秒表F时钟G最小刻度为毫米的刻度尺实验小组的同学需要从上述器材中选择_(填写器材前面的字母)(2)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点O为计时起点，A、B、C、D均为30次全振动的图象，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号)(3)某同学利
15、用单摆测重力加速度，测得的g值与真实值相比偏大，可能的原因是_A测摆长时记录的是摆线的长度B开始计时时，秒表过早按下C摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了D实验中误将29次全振动数记为30次解析：(1)需要从题给器材中选择：长约1 m的细线，直径约2 cm的均匀铁球，秒表(测量50次全振动的时间)，最小刻度为毫米的刻度尺(测量摆长)(2)单摆振动的摆角5，当5时单摆振动的振幅Alsin 50.087 m8.7 cm，为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A.(3)根据单摆的周期公式推导出重力加速度的表达式g.将摆线的长误认为摆长，即测量值偏小，所以重力加速度的测量值偏小，故A错误；开始计时时，秒表过早按下，周期的测量值大于真实值，所以重力加速度的测量值偏小，故B错误；摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，即摆长L的测量值偏小，所以重力加速度的测量值就偏小，故C错误；设单摆29次全振动的时间为t，则单摆的周期T，若误计为30次，则T测，即周期的测量值小于真实值，所以重力加速度的测量值偏大，故D正确答案：(1)ACEG(2)A(3)D