第2章 机械振动 真题体验-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019) 江苏专用

真题体验第二章 机械振动 考点1描述简谐运动的物理量 4.(2023·山东高考)（多选）如图所示，沿水平 1.(江苏高考)（多选）一单摆做简谐运动，在偏 方向做简谐运动的质点，依次通过相距L 角增大的过程中，摆球的 ( 的A、B两点.已知质点在A点的位移大小为 A.位移增大 B.速度增大 振幅的一半，B点位移大小是A点的3倍，质 C.回复力增大 D.机械能增大 点经过A点时开始计时，t时刻第二次经过B 2.(2022·浙江高考)如图所示，一根固定在墙 点，该振动的振幅和周期可能是 上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻 弹簧，两弹簧自由端相距x.套在杆上的小球 2L 2L A. 31 B. 4 从中点以初速度。向右运动，小球将做周期 3-1 3-1 为T的往复运动，则 ( G、 2L12 +1'5 D.2L12 3+1'7 考点2机械振动图像 5.(北京高考)一个弹簧振子沿x轴做简谐运 A.小球做简谐运动 动，取平衡位置0为x轴坐标原点.从某时刻 B.小球动能的变化周期为 2 开始计时，经过4周期，振子具有沿x轴正方 C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T 向的最大加速度.能正确反映振子位移x与时 D.小球的初速度为。时，其运动周期为2T 间1关系的图像是 3.(2021·江苏高考)如图所示，半径为R的圆 盘边缘有一钉子B,在水平光线下，圆盘的转 轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和 P,以O为原点在竖直方向上建立x坐标系. =0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆 盘，角速度为ω，则P做简谐运动的表达式为 6.(2022·海南高考)在同一地方，甲、乙两个 ( 单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像 如图所示，可知甲、乙两个单摆的摆长之 比为 () A.x=Rsin(o-） B.=ain(or+） C.x=2Rsim(o-7） D.x=2Rsin(ou+） A.2:3B.3:2C.4:9D.9:4 第二章学霸055 7.(全国卷Ⅱ)如图所示，长为【的细绳下方悬 D.应无初速度、小摆角释放小钢球 挂一小球a,细绳的另一端固定在天花板上O 点处，在0点正下方子的0处有一周定细肤 钉将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一 光电 小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放 接数語采集器 甲 时开始计时.当小球a摆至最低位置时，细 (2)组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度 绳会受到铁钉的阻挡.设小球相对于其平 L,用螺旋测微器测量小钢球直径d.螺旋 衡位置的水平位移为x,向右为正.下列图 测微器示数如图乙所示，小钢球直径d= 像中，能描述小球在开始一个周期内的x- d mm,记摆长l=L+ 关系的是 ( (3)多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同 摆长1对应的小钢球摆动周期T,并作出 1-T图像，如图丙所示. m 1.1 1.0 0.9 0.8 考点3单摆相关实验 0.7 8.(2023·河北高考)某实验小组利用图甲所示 0.6标温T/ 装置测量重力加速度，摆线上端固定在O点， 2.0 2.53.03.5 4.0 45 下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集 根据图线斜率可计算重力加速度g= 摆动周期. m/s2(保留3位有效数字，π2取 (1)(多选)关于本实验，下列说法中正确的 9.87) 是 (4)若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像 A.小钢球摆动平面应与光电门U形平面垂直 法处理数据，得到的重力加速度值将 B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 (填“偏大”“偏小”或“不变”) C.小钢球可以换成较轻的橡胶球 选择性必修第一册学霸0565.C解析：A小球做简谐运动，速度=12牙牙，可知在 由题意知，振动的初相，在第一象限，所以初相为 =0时速度最大，小球位于平衡位置，此时加速度为0，位 8.(1)见解析(2)f=mgsin acos a,方向水平向左 移为0，动能最大，弹性势能为0.弹簧的弹力为0，对小球 解析：(1)设物块在斜而上平衡时，弹簧伸长量为△。 做功的功率为0，放A错误：BC由p=A2T2织 Tcs7可知u 有mgsin a-kl=0, 一，则小球速度变化周期为T=T,所以动能和势能的周期 解得41=mgsin a k 当物块的位移为x时.弹簧的伸长量为x+△L.物块所受合 ，小球的最大速度=A牙则最大动能E。 为”=T 力F会=mgsin a-k(x+△)， 2m =2mw 联立以上各式可得F金=-x,可知物块做简谐运动. 刀”，根据机械能守恒可知最大弹性势能 (2)由简谐振动的对称性得，物块在最高点时a=gsin a,对 整体研究得∫=macos a,所以f=mgsin acos a,方向水平 =E2m口故B错误，C正确：D由x-1图像可知 向左 真题体验第二章 机械振动 小球的位移x三A票，弹簧对小球做功的功率P四 1.AC Fr=kxe=kAsin 次A2π2平=可1im4知 Ts7=TinT1,弹簧对小球 2.B解析：A,物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回 复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，面小球在 做功的功率P与时间的关系图像为： 杆中点到接触弹簧过程，所受合力为零，此过程做匀速直 P kM2云 线运动，故小球不是做简谐运动，A错误：BC假设杆中点 为0，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A,小球 向左压箱弹簧至最大压箱量时的位置为B,可知小球做周 期为T的往复运动过程为0一→A一→0一B一→0，根据对称性 可知小球从0一→A→0与0一→B→0，这两个过程的动能变 化完全一致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全一致，故 故D错误.故选C 6.(1)19.20(2)9.86(3)随着摆线长度1的增加，△g逐渐 小球动能的变化周期为了，两根弹簧的总弹性势能的变化 减小 随若摆线长度1的增加，4越接近于1，此时计算 周期为，B正确，C信误：D小球的初速度为；时，可知 得到的g的差值越小 解析：(1)用游标卡尺测量摆球直径d=19mm+0.02mm× 小球在匀速阶段的时间变为原来的2倍，接触弹簧过程， 10=19.20mm 根据弹簧振子周期公式T。=2π√(，可知接触弹簧过程 (2)单摆的摆长为L=990.1mm+ 2×19.20mm= 所用时间与速度无关，即接触弹簧过程时间保持不变，故 999.7mm. L 根据T=2 4π2L 小球的初速度为，时，其运动周期应小于27，D错误。故 ,可得g= 选B. 4×3.14×0.9997 3.B解析：由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R,以向 代人数据g= m/s2=9.86m/s 21 上为正方向，设P的振动方程为x=Rsin(a+p),由图可 (3)由图丙可知，随着摆线长度1的增加，△g逐渐减小，原 因是随着摆线长度1的增加，：号感接近于人，此时计算得 知，当1=0时，P的位移为R.代人振动方程解得p=,测 到的g的差值越小 P做简谐运动的表达式为x=m(cu+受)，放B正 7.(0wm(2)-5m（3)号 √3 确，ACD错误.故选B 解析：(1)因为弹簧振子做简谐运动，所以其机械能保持不 4.BC解析：AB.当A,B两点在平衡位置的同侧时有2A 变，由题意知，机械能为E=E+E=0.8J, 3 又因为在最大位移处时，弹簧振子的动能为零，机械能为 咖子可得.石=行或者0， 3 此时的弹性势能，且此时的形变量为振幅A,则E=2: 2 0.8」，解得振辐为A=0.08m. 因此可知第二次经过B点时甲 2运5-6T-,解得 3”2m (2)因为水平弹簧振子的平衡位置即原长处.则振子的位 移即为弹簧的形变量，则1=0时，物体的振动位移x满足 T,此时位移关系为受=L,解得A=弘.故A错 3-1 2人品=E=06】解得o=25m. 误，B正确：CD.当A、B两点在平衡位置两侧时有 (3)因为简谐运动满足x=Asin(o+ga), 3 则1=0时，物体的振动位移xo=Asin9, in2小sin巴，解得巴石或者中是 解得，=号或6=罗 （由因中运动方肉会去).，=号或者，号，当第二次经 选择性必修第一册学霸22 T,解得号此时 放专 21in2 x31 、位移关系为4+)A=L,解得4 ·in2 21 ,C正确，D错误故 +1 由能量守恒定律可知，小球先后摆起的最大高度相同，故 选BC 1-lco,=44 ·cs4,因n9-1-cos0 2 2 5.A解析：某一时刻作计时起点(1=0)，经过4周期，振子 具有正方向最大加速度，则其位移为负方向最大，说明1= 0时刻质点经过平衡位置向负方向运动，故A正确， 根据数学规律可得in)=2in2,故，一一 -=2 BCD错误. 6.C解析：由振动图像可知甲，乙两个单摆周期之比为 即第一次振幅是第二次振辐的2倍，故A正确，C错误 Tm:Tz=0.8:1.2=2:3,根据单摆周期公式T= 8.(1)ABD(2)20.035(3)9.87(4)不变 ，可得1=四 2g ，则甲，乙两个单摆的摆长之比为 解析：(1)A.使用光电门测量时，光电门U形平面与被测物 体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A正确： L甲：L2=T:T2=4:9,故选C B.测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确： 7.A解析：由T=2知g C单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空 气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误：D.无初速度、小 摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆 锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运 ,1=2mg T=2& T 动，使用T=2m,厂计算单摆的周期，赦D正确.故 故BD错误： 选ABD. 01 (2)小钢球直径为d=20mm+3.5×0.01mm=20.035mm (3)单摆周期公式T=2m,/ ,整理得1=名。 0 由图像知图线的斜率k=名=1-Q6 442.4=士角解 得g=9.87m/s2 01 如图所示，x,=sin0,=2l·sin2eos2 d 2 (4)若将摆线长度L误认为摆长1.有T=2m 'sin 0 =2l'sin 2 cos 22x 83 4·in2 ·c02 则得到的图线为L=gT4 4m22 2·in2·o2 仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为票，故得 由于04约为2°，所以c0s21,s2 到的重力加速度值不变 第三章机械波 第1节波的形成 误：D.一列稳定的简谐波中，各个质点的振幅相等，即P点 的振幅等于B点的振幅，故D错误，故选A 第1关（练速度） 8.C解析：A.介质中各质点开始振动时的振动方向和振源 1.B2.A3.C4.B5.C 6.B解析：A绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直 开始振动时的振动方向相同，A错误：B经过1=子质点1 即质点的振动方向与波的传播方向垂直，所以这列机械波 回到平衡位置，质点9开始向上振动，质点5振动到正的 为横波，故A错误：BC质点Q的起报方向与波源的起振方 最大位移处，根据带动法可知，质点6在平衡位置上方，向 向一样，波向右传播，质点Q从平衡位置开始振动时，起振 方向是向上的，所以质点P从平衡位置开始振动时，其运 上振动，即速度的方向向上，B错误；C1=3时质点1振动 动方向向上，故B正确，C错误：D.由图可知，机械波传到(Q 到负的最大位移处，质点13开始振动，5~13之间的质点 时，质点P恰好振动了1.5个周期，故D错误故选B 在平衡位置上方，9-13之间的质点处于“下坡”段，由波形 第2关（练准确率） 图“下坡上，上坡下”的推论可知，9~13之间的质点振动方 7.A解析：A水面上形成的是一列稳定的简谐水波，所有质 向都向上C正确：D.依题意，=T时，被刚好传播到质点 点的振动频率均相等，均等于波源的频率，即P点与B点 的振动频率相引同，故A正确：B.机械被在传播的过程中，质 1,质点7开始运动，质点16已经向上振动了6D错误 点在各月平衡位置振动，质点并不随波迁移，即P点不会 故选C 随水波运动到B点，故B错误：C根据振动规律可知，简谐 9.D解析：①②根据图示，蜻蜓连续两次点水过程中激起的 水波中的各个质点的振动方向呈现周期性的变化，故C错 波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向为从大圆到小 参考答案学霸23