第二章 机械振动 情境题专项-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 情境屘 1.钓鱼可以修身养性、陶冶 情操，有助于提高人们的 生活乐趣，而鱼漂是钓具 里面必不可少的。某鱼漂 的示意图如图所示，O、 第1题图 M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止 时，水面恰好过点O。某鱼咬钩后将鱼漂 向下拉了一下，使点M到达水面，但鱼 随后脱钩，鱼漂便上下运动，上升到最高 处时，点N到达水面。假设水面静止，鱼 漂在M、N间的横截面积不变，不考虑阻 力的影响，下列说法正确的是() A.鱼漂的上下运动不一定是简谐运动 B.点N过水面时，鱼漂具有向下的最大 加速度 C.点M到达水面时，鱼漂具有向上的最 大位移 D.鱼漂由下往上运动时，速度越来越大 2.(多选)如图所示，有一根张紧的水平绳 上挂有5个双线摆球，其中b摆球质量 最大，另4个摆球质量相等，摆长关系 为l>l,=>l>l。若将b摆球垂直纸面向里 拉开一微小角度，放手后让其振动，经 过一段时间，其余各摆均振动起来，达 到稳定时（ 6 第2题图 (52)练 题专项 A.各摆周期关系为T>T>T>T. B.各摆频率关系为ff∫ C.a、c、d、e四个摆中，c摆的振幅最大 D.a、c、d、e四个摆中，d摆的振幅最大 3.(多选)在飞机的发展史中有一个阶段， 飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖 动起来，而且越抖越厉害，后来人们经 过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘 处装置一个配重杆的方法，解决了这一 问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要 目的是() A.改变机翼的固有频率 B.防止共振现象的产生 C.使机翼更加牢固 D.加大飞机的惯性 4.蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆 虫“落网”，若丝网的固有频率为200Hz, 下列说法正确的是() A.“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝 网的振幅越大 B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于 200Hz时，丝网不振动 C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为 0.005s时，丝网的振幅最大 D.昆虫“落网”时，丝网振动的频率由 丝网自身的结构所决定，与昆虫翅膀 振动频率无关 5.如图所示，一底端有挡板的斜面体固定在 水平面上，其斜面光滑，倾角为0。一个 劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板 上，上端与物块A连接在一起，物块B 紧挨着物块A静止在斜面上。某时刻将B 迅速移开，A将在斜面上做简谐运动。已 知物块A、B的质量分别为mA、mB,若 取沿斜面向上为正方向，移开B的时刻 为计时起点，则A的振动位移随时间变 化的图像是( ) 7%777777777777 第5题图 D 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像。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 第二章机械振动。 振动图线如图乙所示。 x/cm 甲 第6题图 (1)刚开始计时时，振子位移= t=17s时，x= (2)若纸带运动的速度为2cms,振动图 线上1、3两点间的距离为 (3)写出振子的振动方程： (用正弦函数表示)。 7.一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的圆 柱体带动一个T形支架在竖直方向振动， T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的 系统（如图甲所示）。圆盘以不同的周期 匀速转动时，测得小球振动的振幅与圆盘 转动频率的关系如图乙所示。当圆盘的频 率为0.4Hz时，小球振动的周期是 $;当圆盘停止转动后，小球自由振 动时，它的振动频率是 Hz。 AA/cm 小圆柱 T形支架 0 0.20.40.60.81.0Hz 乙 第7题图 练(53中的b点和c点，可能是a点，A、D正确。 8.CD 9.D【解析】本题表格所给出的只是不连续的7组 数据，而且相邻数据对应的频率相差较大，不能据此表 格准确画出共振曲线，因而不能得出固有频率的准确数 据，只能得固有频率的范围。依据表格数据可以得出两 点：一是f60Hz最接近固有频率，但不一定等于60Hz: 二是从f=50Hz到f=70Hz,受迫振动的振幅先增大后 减小，D正确。 提升练习 10.BC【解析】由题图可知，单摆两次拉力极大值 的时间差为1s,所以单摆的振动周期为2s,A错误： 根据单摆的周期公式T=2m1√工可得摆长lm,B正 V g 确；t=0.5s时摆线的拉力最大，所以摆球正经过最低 点，C正确；摆线拉力的极大值发生变化，说明摆球在 最低点时的速度发生了变化，所以摆球做阻尼振动，振 幅越来越小，由于周期与振幅无关，所以单摆的周期不 变，D错误 11.AC【解析】由图乙可知，振子的固有周期T= 4s,A正确、B错误；当T在4s附近时，驱动力的周 期近似等于固有周期，根据共振曲线，受迫振动的振幅 y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小，C 正确、D错误。 12.先增大后减小20.2s【解析】振子的固有频 率为2Hz,凸轮的转动频率就是驱动力的频率，即f 从0增大到5Hz的过程中，先接近固有频率，达到相 等后又偏离固有频率，故振幅先增大后减小。当∫取= f网=2Hz,即n=2rs时，振幅最大。当n=5rs,即f= 5Hz,T取=02s,受迫振动的周期取决于驱动力的周期， 也为0.2s。 13.19.9m/s【解析】由题意可知弹簧在做受迫振 动，要使振动最剧烈，必然是弹簧发生共振，此时必须满 足f寸网（或T飘=T网）。根据题意知，防震弹簧的劲度 系数为k=F=10Wmr5xI0NMm。由于每根弹簧的实际 Γx0.02 负荷为m=5000kg,所以弹簧的固有周期为T=2r· V只-2√x0s=02ms。当振动最剧烈时有7 。=7。放列车振动得最脑烈时火车的速度为=了。 参考答案与解析。 12.5 0.2x3.14m/s≈19.9ms >"情境题专项 1.B【解析】鱼漂在水中受到了浮力的作用，由阿 基米德浮力定律可知，浮力的大小与鱼漂进入水面的深 度成正比，鱼漂所受的重力为恒力，以静止时O点所处 位置为坐标原点，则合力的大小与鱼漂的位移大小成正 比，方向总是与位移方向相反，所以鱼漂做简谐运动， 故A错误；点N过水面时，重力大于浮力，且浮力达到 最小值，此时回复力F=mg-F浮=ma,加速度最大，方向 向下，故B正确；点M到达水面时，鱼漂达到了向下 的最大位移，故C错误；由简谐运动的特点可知，鱼漂 由下往上运动时，速度越来越大，达到最大后则开始减 小，故D错误。 2.BD【解析】b摆球垂直纸面向里拉开一微小角度 后释放，使得其他四个摆球都做受迫振动，受迫振动的 频率等于驱动力的频率，所以4个单摆的频率相等；当 驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共 振。由T-2如V后知，d摆的摆长与b摆的摆长相等， 则驱动力的周期等于d摆的固有周期，d摆发生共振， 振幅最大。故B、D正确，A、C错误。 3.AB【解析】飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起 来，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共 振，在飞机机翼前装置配重杆，是为了改变机翼的固有 频率，使驱动力的频率远离固有频率。故C、D错误， A、B正确。 4.C【解析】根据共振的条件可知，驱动力的频率 等于系统的固有频率时，系统发生共振现象，振幅最 大，故A错误；当“落网”昆虫翅膀振动的周期为 0.005s时，由∫仁7可得其频率∫-200业，与丝网的固 有频率相等，所以丝网的振幅最大，故C正确；驱动力 的频率不等于固有频率时，振幅较小，但振动不会停 止，故B错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所 以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅 膀振动的频率决定，故D错误。 5.B【解析】移开物体B后，物块A开始做简谐运 动，取沿斜面向上为正方向，故=0时刻位移为负的最 大值；木块B对木块A的压力大小等于其重力的下滑 55 高中物理选择性必修第一册（人教版） 分量，即mogsin0,而木块A受力平衡，合力为0；撤 去木块B瞬间，除B对A的压力外，其余力不变，故 木块A受到的合力变为magsin0,即回复力为mngsin0, 沿斜面向上，与平衡位置间距为A=msin6 6.(1)-10cm0(2)4cm (3)01s血05m+子π(m)【解析】(1)由图 乙知刚开始计时时，即0时刻，振子处在左边最大位 移的位置处，位移为-10cm;周期为T=4s,而t=17s= 44刀，根据振子的周期性可知7s时振子经过平衡位 置，相对平衡位置的位移是0。 (2)振动图线上1、3两点时间间隔为半个周期， 即t=2s,则振动图线上1、3两点间的距离为s=t= 2cm/sx2s=4cm。 (3)弹簧振子的周期为T=4s,则0=2π=2m= 0.5πrads;振幅为A-0.1m;开始时振子处在左边最大位 移的位置处，位移为-10cm,所以该振子简谐运动的表达 式为x=-4 isinal--01sin05t-01sin05m+2(m)。 7.2.50.6【解析】当圆盘以0.4Hz的频率匀速转 动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，是受迫振 动，振动频率等于驱动力的频率，为0.4Hz;故有T= 025s:一个单买的赛动频半与球数阻尼报动 的频率相同，故为0.6Hz。 。m感知高考 1.C【解析】在地球上，忽略地球自转，万有引力 等于重力G恤=mg,在某天体表面上，忽略天体自转， R2 万有引力等于重力，Gm g,解得比=是。在地 M n'g n 球上，设重力加速度为g,弹簧振子的振幅为2A,在平 衡位置时有：k·2A=mg。在某天体上，设重力加速度为 g',弹簧振子的振幅为A,在平衡位置时有：kA=mg, 可指：，地车的商度学票.某天 3 体的密度p-T= ”=M。=R,联立解得=2 P2 n 3 n 56 综上分析，故A、B、D错误，C正确。故选C。 2.C【解析】轻杆固定在电动机的转轴上，与电动 机同轴转动，紫外光笔振动的圆频率等于电动机转动的 频率，圆频率0=2mn=2x3.14x是rad/s=1.26rads。振动 60 周期T=2红=2红s=5s。振幅A=0.1m,光点在12.5s w0.4r 内通过的路程5=7×4M=1?4x01m=10m。综上分 5 析，故A、B、D错误，C正确。故选C。 3.D【解析】以竖直向上为正方向，根据题图乙可 知，1时刻，小球位移为0，位于平衡位置，随后位移 变为负值，且大小增大，可知，时刻小球向下运动， 故A错误；以竖直向上为正方向，2时刻光源的位移为 正值，光源振动图像为正弦函数，表明其做简谐运动， 根据F=-kx和F=ma可得：a=-kc。可知，其加速度方 n 向与位移方向总是相反，位移方向向上，则加速度方向 向下，故B错误；根据图乙可知，小球与光源的振动步 调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后， 在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是 相同，即2时刻小球与影子相位差为0，故C错误；根 据图乙可知，时刻，光源位于最低点，则小球位于最 高点，根据光的直线传播可知，屏上影子的位置也处于 最高点，影子位于正方向上的最大位移处，根据数学知 1,三A+A,解得=5A,即时刻影子的 识可得：+21A+x影子 位移为5A,故D正确。故选D。 4.BC【解析】当A、B两点在平衡位置的同侧时有 之4=4sin9,YA=4sna,可得p,君，pg号或 者贺，因此可知第二次经过B点时罗，故 T 1之入：茎关锉阳和=L满， 2 2 L,解得A=2，,故A错误，B正确；当A、B两 V3-1 点在平衡位登两侧时有-分4=4sin9,YAsn9, 2 解得9-一号或者，=石（由图中运动方向含去）， 6 9胃或者P。当第二次经过B点时P=,则