2020--2021学年高二下学期物理教科版选修3-4期末复习专题练习：机械振动、机械波（解析版）

2020- -2021年高二下学期期末复习专题练习 ---机械振动、机械波 一、单选题 1．（2019·上海高一课时练习）弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是 (　　 ) A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零 B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变 C．振子的加速度方向总跟速度方向相反 D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动 【答案】D 【详解】 弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，故A、B为最大位移处，速度为零，而加速度最大，故A选项错误；振子在通过O点时速度的方向不发生改变，故B选项错误；由简谐运动规律的定义振子的加速度方向总跟位移的方向相反，跟振子的运动方向有时相同，有时相反，故C选项错误；振子离开O点运动后的运动方向与加速度方向相反，故为减速运动，振子靠近O点的运动方向与加速度方向相同故为加速运动，所以D选项正确． 2．（2021·江苏高三专题练习）如图所示，倾角为、长度有限的光滑斜面固定在水平面上，一根劲度系数为的轻质弹簧下端固定于斜面底部，上端压一个质量为的小物块，与弹簧间不拴接，开始时处于静止状态。现有另一个质量为的小物块从斜面上某处由静止释放，与发生正碰后立即粘在一起成为组合体。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为，重力加速度为，弹簧始终未超出弹性限度。下列说法正确的是（　　） A．被弹簧反弹后恰好可以回到的释放点 B．整个过程中、和弹簧组成的系统机械能守恒 C．当的释放点到的距离为时，恰好不会与弹簧分离 D．要使能在斜面上做完整的简谐运动，的释放点到的距离至少为 【答案】C 【详解】 AB．因、碰撞后粘在一起，属于完全非弹性碰撞，整个系统有机械能损失，组合体不可能回到的释放点，故AB错误； C．静止时，根据平衡条件有 对由机械能守恒定律有 根据动量守恒定律有 从、碰撞结束到向上运动到最高点时弹簧恰好处于原长的过程中，对和弹簧组成的系统由机械能守恒定律有 联立解得 故C正确； D．要使能在斜面上做完整的简谐运动，能运动到的最高点是弹簧恰好处于原长状态时弹簧顶端所在位置，根据C项中解析可知D错误。 故选C。 3．（2020·全国高三课时练习）如图所示，水平方向的弹簧振子振动过程中，振子先后经过a、b两点时的速度相同，且从a到b历时0.2s，从b再回到a的最短时间为0.4s，，c、d为振子最大位移处，则该振子的振动频率为（　　） A．1Hz B．1.25Hz C．2Hz D．2.5Hz 【答案】B 【详解】 由题可知，a、b两点关于平衡位置对称，从a到b历时 从b再回到a的最短时间为0.4s，即从b到c所用时间为 所以弹簧振子振动的周期为 则振动频率为 故B正确，ACD错误。 故选B。 4．（2020·全国高三课时练习）如图所示，质量为的物体A放置在质量为的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动，设弹簧劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A受到的回复力的大小等于（　　） A．0 B．kx C． D． 【答案】C 【详解】 物体A和B为整体做简谐运动，当物体离开平衡位置的位移为时，回复力的大小即为弹簧的弹力大小为，则对整体为研究对象有 则整体的加速度 则对物体A为研究对象，使其产生加速度的力即为物体B对物体A的静摩擦力，因此由牛顿第二定律可知 ABD错误，C正确。 故选C。 5．（2020·全国高三课时练习）如图所示，一端固定于天花板上的一轻弹簧，下端悬挂了质量均为m的A、B两物体，平衡后剪断A、B间细线，此后A将做简谐运动。已知弹簧的劲度系数为k，则下列说法中正确的是（　　） A．细线剪断瞬间A的加速度为0 B．A运动到最高点时弹簧弹力为mg C．A运动到最高点时，A的加速度为g D．A振动的振幅为 【答案】C 【详解】 轻弹簧悬挂质量均为的A、B两物体，平衡后弹簧处于拉长状态，弹簧的拉力等于两个物体的重力的和，即 则弹簧的伸长量为 剪断A、B间的连线，A将做简谐运动。 若只有一个物体，则平衡时弹簧的伸长量为 所以剪断A、B间的连线，A将在弹簧形变量到0之间做振幅为的简谐运动。 AC．细线剪断瞬间A受到重力和弹簧的弹力，由牛顿第二定律可知加速度为 方向向上。由简谐运动的对称性可知，在A运动的最高点，加速度大小也为g，方向竖直向下，故A错误，C正确； BD．由开始的分析可知，物体在弹簧形变量到0之间做振幅为的简谐运动，在最高点时A的重力提供加速度，故弹簧的弹力为0。故BD错误。 故选C。 6．（2020·辽宁鞍山市·高二月考）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