专题02 机械振动（期末真题汇编，云南专用）高二物理上学期

专题02 机械振动 核心必练+进阶提升+培优冲刺 三层突破 1．（24-25高二上·云南曲靖·期末）某学习小组的同学在实验室用如图甲所示装置研究单摆的运动规律，O是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，M、N是摆球所能到达的最远位置。取向右为正方向。图乙是单摆的振动图像。已知当地的重力加速度大小，取，下列说法中正确的是（　　） A．单摆的振幅是0.14m，振动的频率是1Hz B．振动的表达式为 C．单摆的摆长为1m D．时摆球在N点 2．（24-25高二上·云南昭通·期末）如图，一质量为m的物块与轻弹簧相连在光滑水平面上往复运动。当物块运动到距弹力为0处最远的时刻，把另一质量也为m的物块轻放在其上，两物块恰好始终一起振动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。放上质量也为m的物块后一起运动的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．下面物块的回复力是弹簧的弹力 B．上面物块在运动过程中所受摩擦力不变 C．整体做简谐运动的振幅会变小 D．在平衡位置两物块间摩擦力为0 3．（22-23高二上·云南曲靖·期末）如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　） A．单摆的摆长约为 B．时刻摆球所受的合外力为0 C．从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D．从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 4．（21-22高二上·云南红河·期末）如图所示，一单摆摆长为l，在其悬挂点O的正下方 处的P点有一个钉子，摆线在钉子的右侧．现将摆球向其平衡位置左侧移动，移到摆线与竖直成5°角时无初速释放，则它振动的周期为（　　） A．T＝2π B．T＝2π C．T＝π＋π D．无法确定 5．（19-20高二下·云南大理·期末）一质点做简谐运动，质点的位移随时间变化的规律如图所示，则从图中可以看出____。 A．质点做简谐运动的周期为4s B．质点做简谐运动的振幅为2cm C．t＝3s时，质点的速度为零 D．t＝3s时，质点沿y轴正向运动 E．t＝1s时，质点的加速度最大 6．（24-25高二下·云南昭通·期末）实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则重力加速度 （用L、T表示）。 (2)在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆？________（填选项前的字母）。 A．长约1m的橡皮绳 B．长约1m的细线 C．直径约1cm的塑料球 D．直径约1cm的匀质铁球 (3)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________（填选项前的字母）。 A．测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长 B．把单摆从平衡位置拉开一个很大的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动 C．在摆球经过平衡位置时开始计时 D．用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 (4)王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据作出了如图乙所示的图像，纵坐标为摆长，横坐标为周期的平方。若图线斜率为k，则当地的重力加速度 （用k表示）。 7．（24-25高二上·云南曲靖·期末）某实验小组正在“利用双线摆和手机光传感器测量当地的重力加速度”的实验。 （1）实验装置原理：如图所示，A为激光笔，B为手机光传感器。 （2）器材和装置如图： 以下实验用到的单摆小球的选择相对最合理的是 （选填选项前的字母代号）。 A．直径约的均质铁球 B．直径约的均质木球 C．直径约的均质铁球 （3）实验过程如下： a．用游标卡尺测量小球的直径，如图所示，摆球直径为 ； b．测出位于同一水平高度的两悬点间的距离和两根等长悬线的长度； c．拉动摆球使两根悬线所构成平面偏离竖直方向一个较小角度，将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图所示，图中和为已知参量。根据上述数据可得当地重力加速度 （用、、、和常量表示）。 8．（21-22高二上·云南玉溪·期末）如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题： （1）写出该振子简谐运动的表达式； （2）在第末到第末这段时间内，弹簧振子的加速度是怎样变化的？ （3）该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？ 1．（22-23高二下·云南保山·期末）某一弹簧振子的振动图像如图所示，则由图像判断下列说法正确的是（　　）    A．振子偏离平衡位置的最大距离为20cm B．从第1s末到第2s末的时间内振子向平衡位置运动 C．在第2s末和第4s末振子的位移相等，速度也相同 D．振子在4s末向平衡位置运动 2．（22-23高二下·云南玉溪·期末）如图所示为弹簧振子的振动图像，关于振子的运动，下列描述正确的是（　　）    A．振子按如图所示的曲线运动 B．图像描述的是振子的位移随时间变化的规律 C．从0.5 s到1.5 s振子先加速运动后减速运动 D．从1 s到2 s振子先减速运动后加速运动 3．（22-23高二下·云南玉溪·期末）随着载人航天技术的发展，“太空出差”已成常态。若宇航员到达某一星球后，进行了如下实验：（1）组装了一个摆长为L的单摆，将其悬挂在拉力传感器上，使摆球做同一平面内的小角度摆动，测得绳子拉力F随时间t变化的图像如图所示；（2）观测到该星球的近地卫星的运行周期为T，则可得该星球的半径为（　　）    A． B． C． D． 4．（21-22高二上·云南红河·期末）如图所示，是甲、乙两位同学同在一实验室做沙摆实验得到的硬纸板上的痕迹图象，由他们两人得到的图形可知（　　） A．甲、乙两个沙摆的周期一定不同 B．甲、乙两个沙摆的周期可能不同 C．甲、乙两同学拖动硬纸板的速度大小可能相同 D．在误差范围内，甲、乙两同学测得的重力加速度的值相同 5．（23-24高二上·云南曲靖·期末）小明和小华同学在实验室选择相同的小钢球进行“用单摆测量重力加速度大小”的实验。 （1）某次小明使用游标卡尺测量小钢球直径d的读数如图所示，其读数为 mm。 （2）小明和小华按照规范安装好单摆，测得摆线的长度为L，并测得单摆完成n次全振动的时间为t，则当地重力加速度值的表达式g＝ （结果用L、d、n、t表示）。 6．（22-23高二下·云南大理·期末）在用单摆测量重力加速度的实验中： （1）为了尽量准确地测得重力加速度，组装单摆时应选用的器材是 。 A．长度约25cm的轻质细绳                    B．长度约110cm的轻质细绳 C．直径约1cm的小钢球                    D．直径约3cm的塑料球 （2）某同学用游标卡尺测量小球直径d，游标卡尺如图甲所示，由此可得小球直径 mm。    （3）该同学改变摆长进行了多次测量，得到了多组摆长L及对应的单摆周期T的数据，作出了图像如图乙所示，图中相关坐标的数据均为已知，可得当地的重力加速度为 。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 机械振动 核心必练+进阶提升+培优冲刺 三层突破 1．（24-25高二上·云南曲靖·期末）某学习小组的同学在实验室用如图甲所示装置研究单摆的运动规律，O是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，M、N是摆球所能到达的最远位置。取向右为正方向。图乙是单摆的振动图像。已知当地的重力加速度大小，取，下列说法中正确的是（　　） A．单摆的振幅是0.14m，振动的频率是1Hz B．振动的表达式为 C．单摆的摆长为1m D．时摆球在N点 【答案】C 【详解】A．由题图乙，可知振幅、周期 则频率，故A错误； B．振动的表达式为 且 则，故B错误； C．由单摆的周期公式 解得，故C正确； D．由题图乙知，时摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以摆球在M点，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二上·云南昭通·期末）如图，一质量为m的物块与轻弹簧相连在光滑水平面上往复运动。当物块运动到距弹力为0处最远的时刻，把另一质量也为m的物块轻放在其上，两物块恰好始终一起振动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。放上质量也为m的物块后一起运动的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．下面物块的回复力是弹簧的弹力 B．上面物块在运动过程中所受摩擦力不变 C．整体做简谐运动的振幅会变小 D．在平衡位置两物块间摩擦力为0 【答案】D 【详解】A．下面物块的回复力是弹簧的弹力和摩擦力的合力，故A错误； B．把两物块看成一个整体有 对上面物体有 联立解得上面物块在运动过程中所受摩擦力 由此可知上面物块在运动过程中所受摩擦力随着振动的位移做周期性变化，故B错误； C．弹簧振子的总机械能在放上另一物块后并未发生变化，振动过程中系统机械能守恒，而弹簧振子的总机械能与振幅的平方成正比，所以振幅不变，故C错误； D．由上分析可知在平衡位置时振子的加速度为零，所以在平衡位置两物块间摩擦力为0，故D正确。 故选D。 3．（22-23高二上·云南曲靖·期末）如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　） A．单摆的摆长约为 B．时刻摆球所受的合外力为0 C．从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D．从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 【答案】A 【详解】A．根据题意，由图乙可知，单摆的周期为，由单摆周期公式可得 故A正确； B．根据题意，由图乙可知，时，相对平衡位置的位移x最大，即在最高点，小球速度为0，则小球沿绳子方向上合力为0，与绳子垂直的方向上合力不为0，则摆球所受的合外力不为0，故B错误； C．根据题意，由图乙可知，从到的过程中，相对平衡位置的位移x减小，则摆球的重力势能逐渐减小，故C错误； D．根据题意，由图乙可知，从到的过程中，相对平衡位置的位移x增大，则摆球所受回复力逐渐增大，故D错误。 故选A。 4．（21-22高二上·云南红河·期末）如图所示，一单摆摆长为l，在其悬挂点O的正下方 处的P点有一个钉子，摆线在钉子的右侧．现将摆球向其平衡位置左侧移动，移到摆线与竖直成5°角时无初速释放，则它振动的周期为（　　） A．T＝2π B．T＝2π C．T＝π＋π D．无法确定 【答案】C 【详解】单摆的摆线与竖直成5°角时无初速释放，摆到竖直位置的时间为： 由机械能守恒可知，小球单摆左侧和右侧的高度相同，而右侧的摆线长，故其摆角应小于左侧的摆角，即小于5°，从竖直位置到右侧最高点的时间为： 故小球的运动周期为 T＝t1＋t2＝π＋π 故C正确． 5．（19-20高二下·云南大理·期末）一质点做简谐运动，质点的位移随时间变化的规律如图所示，则从图中可以看出____。 A．质点做简谐运动的周期为4s B．质点做简谐运动的振幅为2cm C．t＝3s时，质点的速度为零 D．t＝3s时，质点沿y轴正向运动 E．t＝1s时，质点的加速度最大 【答案】ABD 【详解】A．由图像可知，质点做简谐运动的周期为4s，故A正确； B．由图像可知，质点做简谐运动的振幅为2cm，故B正确； C．t＝3s时，质点处于平衡位置，此时速度最大，故C错误； D．t＝3s时，质点处于平衡位置，下一个时刻，质点处于y轴的正方向，故t＝3s时，质点沿y轴正向运动，故D正确； E．t＝1s时，质点处于平衡位置，速度最大，加速度为零，故E错误。 故选ABD。 6．（24-25高二下·云南昭通·期末）实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则重力加速度 （用L、T表示）。 (2)在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆？________（填选项前的字母）。 A．长约1m的橡皮绳 B．长约1m的细线 C．直径约1cm的塑料球 D．直径约1cm的匀质铁球 (3)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________（填选项前的字母）。 A．测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长 B．把单摆从平衡位置拉开一个很大的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动 C．在摆球经过平衡位置时开始计时 D．用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 (4)王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据作出了如图乙所示的图像，纵坐标为摆长，横坐标为周期的平方。若图线斜率为k，则当地的重力加速度 （用k表示）。 【答案】(1) (2)BD (3)AC (4) 【详解】（1）由单摆周期公式变形可得。 （2）AB．在这个实验中，应该选用长约1m的不可伸长的细线，故A错误，B正确； CD．为了减小阻力影响，可选用直径约1cm的匀质铁球，故C错误，D正确。 故选BD。 （3）A．测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，故A正确； B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动，故B错误； C．在摆球经过平衡位置时开始计时，故C正确； D．用秒表测量单摆完成多次全振动所用时间，求出平均值作为单摆的周期，故D错误。 故选AC。 （4）由单摆周期公式可得 图线斜率为k，则 解得 7．（24-25高二上·云南曲靖·期末）某实验小组正在“利用双线摆和手机光传感器测量当地的重力加速度”的实验。 （1）实验装置原理：如图所示，A为激光笔，B为手机光传感器。 （2）器材和装置如图： 以下实验用到的单摆小球的选择相对最合理的是 （选填选项前的字母代号）。 A．直径约的均质铁球 B．直径约的均质木球 C．直径约的均质铁球 （3）实验过程如下： a．用游标卡尺测量小球的直径，如图所示，摆球直径为 ； b．测出位于同一水平高度的两悬点间的距离和两根等长悬线的长度； c．拉动摆球使两根悬线所构成平面偏离竖直方向一个较小角度，将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图所示，图中和为已知参量。根据上述数据可得当地重力加速度 （用、、、和常量表示）。 【答案】 A 21.25 【详解】（2）[1]为减小空气阻力影响方便实验，应选择直径约的均质铁球。 故选A。 （3）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为 [3]双线摆的等效摆长 根据周期公式有 根据图丙可知 解得 8．（21-22高二上·云南玉溪·期末）如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题： （1）写出该振子简谐运动的表达式； （2）在第末到第末这段时间内，弹簧振子的加速度是怎样变化的？ （3）该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？ 【答案】（1）；（2）不断增大；（3）0，500cm（或5m） 【详解】（1）该振子简谐运动的表达式为 （2）在第末到第末这段时间内，振子位移不断增大，所受回复力不断增大，加速度不断增大。 （3）100s等于25个周期，所以该振子在前100s的总位移是0，路程为 1．（22-23高二下·云南保山·期末）某一弹簧振子的振动图像如图所示，则由图像判断下列说法正确的是（　　）    A．振子偏离平衡位置的最大距离为20cm B．从第1s末到第2s末的时间内振子向平衡位置运动 C．在第2s末和第4s末振子的位移相等，速度也相同 D．振子在4s末向平衡位置运动 【答案】B 【详解】A．振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知振子偏离平衡位置的最大距离为10cm，故A错误； B．由图可知，在第1s末振子在最大位移处，在2s末回到平衡位置，可知在第1s末到第2s末的时间内振子向平衡位置运动，故B正确； C．由图可知在第2s末和第4s末振子都是在平衡位置处，但二者运动的方向不同。故C错误； D．振子在4s末处于平衡位置，接下来向远离平衡位置运动，故D错误。 故选B。 2．（22-23高二下·云南玉溪·期末）如图所示为弹簧振子的振动图像，关于振子的运动，下列描述正确的是（　　）    A．振子按如图所示的曲线运动 B．图像描述的是振子的位移随时间变化的规律 C．从0.5 s到1.5 s振子先加速运动后减速运动 D．从1 s到2 s振子先减速运动后加速运动 【答案】B 【详解】A．振子在平衡位置附近做往复直线运动，不按如图所示的曲线运动。故A错误； B．弹簧振子的振动图像描述的是振子的位移随时间变化的规律，故B正确； CD．振子在最大位移处速度为零，平衡位置处速度最大，由图像可知，0.5 s和1.5 s振子在平衡位置，1 s和2 s振子分别在负的最大位移处和正的最大位移处；从0.5 s到1.5 s振子先减速运动后加速运动；从1 s到2 s振子先加速运动后减速运动；故CD错误。 故选B。 3．（22-23高二下·云南玉溪·期末）随着载人航天技术的发展，“太空出差”已成常态。若宇航员到达某一星球后，进行了如下实验：（1）组装了一个摆长为L的单摆，将其悬挂在拉力传感器上，使摆球做同一平面内的小角度摆动，测得绳子拉力F随时间t变化的图像如图所示；（2）观测到该星球的近地卫星的运行周期为T，则可得该星球的半径为（　　）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由图可知单摆周期为 由 可得 又 解得 故选A。 4．（21-22高二上·云南红河·期末）如图所示，是甲、乙两位同学同在一实验室做沙摆实验得到的硬纸板上的痕迹图象，由他们两人得到的图形可知（　　） A．甲、乙两个沙摆的周期一定不同 B．甲、乙两个沙摆的周期可能不同 C．甲、乙两同学拖动硬纸板的速度大小可能相同 D．在误差范围内，甲、乙两同学测得的重力加速度的值相同 【答案】BCD 【详解】ABC．甲图沙摆振动了两个周期，周期 乙图沙摆振动了3.5个周期，周期 由于纸板长度和速度关系未知，所以甲、乙两个沙摆的周期可能相同，也可能不同，由上可知，甲、乙两同学拖动硬纸板的速度大小可能相同，也可能不同，故A错误，BC正确； D．同一地点的重力加速度是相同的，根据单摆周期公式测量的重力加速度在误差允许范围内是相等的，故D正确。 故选BCD。 5．（23-24高二上·云南曲靖·期末）小明和小华同学在实验室选择相同的小钢球进行“用单摆测量重力加速度大小”的实验。 （1）某次小明使用游标卡尺测量小钢球直径d的读数如图所示，其读数为 mm。 （2）小明和小华按照规范安装好单摆，测得摆线的长度为L，并测得单摆完成n次全振动的时间为t，则当地重力加速度值的表达式g＝ （结果用L、d、n、t表示）。 【答案】 11.3 【详解】（1）[1]使用游标卡尺测量小钢球直径d的读数为11mm+0.1mm×3=11.3mm。 （2）[2]单摆周期 根据 解得当地重力加速度值的表达式 6．（22-23高二下·云南大理·期末）在用单摆测量重力加速度的实验中： （1）为了尽量准确地测得重力加速度，组装单摆时应选用的器材是 。 A．长度约25cm的轻质细绳                    B．长度约110cm的轻质细绳 C．直径约1cm的小钢球                    D．直径约3cm的塑料球 （2）某同学用游标卡尺测量小球直径d，游标卡尺如图甲所示，由此可得小球直径 mm。    （3）该同学改变摆长进行了多次测量，得到了多组摆长L及对应的单摆周期T的数据，作出了图像如图乙所示，图中相关坐标的数据均为已知，可得当地的重力加速度为 。 【答案】 BC 8.6 【详解】（1）[1]为了便于实验数据测量，减小空气阻力影响，实验中摆线应适当长一些，小球密度应适当大一些。 故选BC。 （2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为 （3）[3]由单摆周期公式有 可得 结合图像可得 解得 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $