专题01 机械振动（期末真题汇编，天津专用）高二物理下学期

**基本信息** 机械振动专题期末试题汇编，精选天津多区期末真题，覆盖简谐运动、受迫振动与共振、单摆三大高频考点，以x-t图像分析为核心，融合生活情境与科学模型。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择（含多选）、填空|16题|简谐运动x-t图像分析（题1、2）、共振现象（题12洗衣机振动）、单摆周期（题14共振曲线）|生活情境（题5小鸟树枝振动）、图像对比分析（题4甲、乙振子），适配高二期末复习|

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题01 机械振动 ☆3大高频考点概览 考点01简谐运动 考点02受迫振动与共振 考点03单摆 目地 城着点01 简谐运动 1.(24-25高二下·天津西青区·期末)如图所示为某弹簧振子做简谐运动的-t图像，下列描述正确的是( 个x/cm 4 6 t/s A.该振子的周期为2s B.在1.52.0s时间内，振子的加速度不断增大 C.在2.0-3.0s时间内，振子通过的路程为5cm D.在3.5s时，振子的速度沿x轴正方向 2.(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图所示是质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是() ◆x/cm 4t(x10's) A.0.4s时质点速度为零 B.质点在02s内完成一次全振动 C.振动图像上A、B两点的速度相同 D.振动图像上A、B两点的加速度相同 3.(24-25高二下·天津四校联考期末)（多选）如图()所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为的 小球，构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，设法让小球在竖 1/7 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图（心）所示，若)时刻弹簧弹力为0，重力加速度为 8,则有() L11212112 (a) (b) A.0时刻弹簧弹力大小为2mg 2mg B.弹簧劲度系数为A T C.2T时间段，回复力冲量为0 D.哥T时阿段，小球动能与重力势能之和不变 4.(24-25高二下·天津滨海新区大港第一中学模拟)如图所示为甲、乙两弹簧振子的振动图像，由图像可 知，下列说法正确的是() ◆x/cm 10 0 0.5 0 -5 -10 A.甲的速度为零时，乙的速度也为零 B.甲的加速度为零时，乙的加速度也为零 C.甲、乙两弹簧振子的振动频率之比为2：1 D.甲、乙两弹簧振子的速度方向总是相同 5.(2425高二下·天津滨海新区·期末)如图甲所示，一只小鸟从上往下落在细树枝上，随树枝小幅度上下振 动（可视为竖直方向的简谐运动），某时刻开始计时，其振动位移x随时间t变化的规律如图乙所示。取 竖直向上为正方向，则下列说法正确的是() 2/7 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 甲 A.0时刻与t时刻，小鸟的速度相同 B.时刻，小鸟的速度最小 C.时刻，小鸟受到的回复力最大 D.从到，小鸟的加速度逐渐减小 6.(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子， 图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是() ◆x/cm 5.0 0 0.20.4 0:6 /0.81.0s 0000000000001 9777777 777777 777777777 O B -5.0 甲 A.在0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B.在0.1s与0.3s两个时刻，弹簧振子的速度不同 C.从0到0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的加速运动 D.在0.6s时，弹簧振子有最小的位移 目地城爱点02 受迫振动与共振 7.竖直方向振动的弹簧振子及其振动图像如图所示，已知小球质量为m=10g,弹簧的劲度系数为 k=10N/m,下列说法正确的是() Ax/cm 5 0 345 6 t/s 317 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A,振子（小球）的位移随时间变化的关系式为x=5sin(πt)cm B.在第1s末到第2s末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加 C.小球的最大加速度为50m/s2 D.该小球在0~20s内的位移为100cm 8.(24-25高二下·天津南开区·期末)一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移x随时间‘变化 的图像如图所示，下列说法正确的是() ◆x/cm 5 ts 12 3456 -5 A.t=2S时振幅为零 B.t=1s和t=3s时，振子所受的回复力相同 C.在3s~5s内，振子速度先减小后增大 D.任意4s内振子通过的路程为20cm 9.(24-25高二下·天津武清区城关中学·期末)一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大， 则在这段时间内() A.振子的速度越来越大 B.振子正在向平衡位置运动 C.振子的速度方向与加速度方向一致 D.以上说法都不正确 10.(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图所示，为某一弹簧振子的振动图像，下列说法不正确的是( 417 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 x/cm A B t3 0 -B -.--t/s -A A.时刻，振子的位移为正，加速度为负 B.时刻，振子的位移为负，速度为正 C.古与时刻，弹簧的长度相同 D.时刻，振子的速度与时刻相同 11.(24-25高二下·天津滨海新区·期末)（多选）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干 涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四 幅图，下列说法中正确的是() 上样板 来日持绚投 单色光 薄片三 挡板 被检测平面 甲 乙 丙 入 A,由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B.图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离△X增大 C.图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小 D.图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P 上光的亮度保持不变 12.(24-25高二下·天津武清区城关中学·期末)（多选）一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳，当切断电 源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是() A.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大 B.正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小 C.正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率 D.当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 517 西学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 目地 城劳点03 单摆 13.(24-25高二下·天津河西区·期末)单摆在振动过程中，不计空气阻力，以下说法正确的是() A.摆球在最低点加速度为零 B.摆球经过同一高度时，动能相同 C.摆球所受回复力始终等于拉力与重力的合力 D,同一单摆，在天津振动的周期大于在海南振动的周期 14.假设将一个单摆带入月球地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率的关系）如图所 示，则下列说法正确的是() A/cm 8---- 00.250.500.75z A.此单摆的摆长约为8cm B.此单摆的固有周期约为0.5s C.若增大摆长，则单摆的固有频率增大 D.若增大摆长，则共振曲线的峰将向左移动 15.(24-25高二下·天津滨海新区大港第一中学·如图所示，用两条细线悬挂一个除去了柱塞的注射器，当 其静止时，针头恰好对准下面木板的中心线（图中虚线）。将注射器内装上墨汁，当注射器左右摆动时， 垂直于摆动的方向以速度ⅴ匀速拖动木板，在木板上留下墨汁图样，A、B两点间距为工。则该注射器在摆 动时() 右 A.通过A点正上方时向右摆动 B.通过B点正上方时加速度为零 C.通过A点和B点时摆动方向相同 D.摆动的周期为3 617 西学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 16.(24-25高二下·天津和平区·期末)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一；若甲单摆在04s才开始计时，则甲单摆的初相位 0斤—。 0.4 /0.8 .2s 甲 717 专题01 机械振动 3大高频考点概览 考点01 简谐运动 考点02 受迫振动与共振 考点03 单摆 地 城 考点01 简谐运动 1．(24-25高二下·天津西青区·期末)如图所示为某弹簧振子做简谐运动的x-t图像，下列描述正确的是（　　） A．该振子的周期为2s B．在1.5~2.0s时间内，振子的加速度不断增大 C．在2.0~3.0s时间内，振子通过的路程为5cm D．在3.5s时，振子的速度沿x轴正方向 【答案】C 【详解】A．由图可知，该振子的周期为4s，故A错误； B．由图可知，在1.5~2.0s时间内，振子的位移减小，则回复力减小，加速度不断减小，故B错误； C．在2.0~3.0s时间内，振子通过的路程为，故C正确； D．图像切线的斜率代表速度，可知在3.5s时，振子的速度沿x轴负方向，故D错误。 故选C。 2．(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图所示是质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是（　　） A．t=0.4s时质点速度为零 B．质点在0.2s内完成一次全振动 C．振动图像上A、B两点的速度相同 D．振动图像上A、B两点的加速度相同 【答案】D 【详解】A．t=0.4s时质点在平衡位置，速度不为零，选项A错误； B．质点在0.4s内完成一次全振动，选项B错误； C．振动图像上A、B两点的速度大小相同，但方向相反，选项C错误； D．振动图像上A、B两点的位移相同，则回复力相同，加速度相同，选项D正确。 故选D。 3．(24-25高二下·天津四校联考·期末)（多选）如图（a）所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m的小球，构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，设法让小球在竖直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图（b）所示，若时刻弹簧弹力为0，重力加速度为g，则有（　　） A．0时刻弹簧弹力大小为 B．弹簧劲度系数为 C．时间段，回复力冲量为0 D．时间段，小球动能与重力势能之和不变 【答案】AC 【详解】B．小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，时刻弹簧弹力为0，位移大小为A，有 可得劲度系数为 故B错误； A．0时刻在正的最大位移处，弹簧的伸长量为2A，则弹力大小为 故A正确； C．时间段，小球从从最高点振动到达最低点，回复力在前时间沿正方向，在后时间沿负方向，两段时间的回复力平均值大小相等，则由 可知回复力冲量为0，故C正确； D．时间段，小球从最高点振动到达最低点，根据能量守恒定律可知弹簧的弹性势能和小球的机械能相互转化，因弹簧的弹性势能一直增大，则小球动能与重力势能之和减小，故D错误。 故选AC。 4．(24-25高二下·天津滨海新区大港第一中学·模拟)如图所示为甲、乙两弹簧振子的振动图像，由图像可知，下列说法正确的是（　　） A．甲的速度为零时，乙的速度也为零 B．甲的加速度为零时，乙的加速度也为零 C．甲、乙两弹簧振子的振动频率之比为2：1 D．甲、乙两弹簧振子的速度方向总是相同 【答案】B 【详解】A．振子在最大位移处时速度最小为零，在平衡位置时速度最大，由图示图像可知，甲在最大位移处速度为零时，乙在平衡位置，速度最大，故A错误； B．振子在平衡位置时加速度为0，由图示图像可知，甲在平衡位置时乙也在平衡位置，甲的加速度为零时，乙的加速度也为零，故B正确； C．由图示图像可知，甲的周期，乙的周期，振子的频率 则，故C错误； D．图像的斜率代表速度，可知甲、乙两弹簧振子的速度方向并非总是相同，故D错误。 故选B。 5．(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图甲所示，一只小鸟从上往下落在细树枝上，随树枝小幅度上下振动（可视为竖直方向的简谐运动），某时刻开始计时，其振动位移x随时间t变化的规律如图乙所示。取竖直向上为正方向，则下列说法正确的是（　　） A．0时刻与t1时刻，小鸟的速度相同 B．t1时刻，小鸟的速度最小 C．t2时刻，小鸟受到的回复力最大 D．从t1到t2，小鸟的加速度逐渐减小 【答案】C 【详解】A．由题中图像可知，0时刻与时刻，小鸟的速度大小相等，方向相反，选项A错误； B．时刻，小鸟在平衡位置，速度最大，选项B错误； C．时刻，小鸟恰好位于最大位移处，受到的回复力最大，选项C正确； D．从到，小鸟的位移逐渐增大，加速度逐渐增大，选项D错误。 故选C。 6．(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（　　） A．在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度不同 C．从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的加速运动 D．在t=0.6s时，弹簧振子有最小的位移 【答案】B 【详解】A．t=0.2s时，弹簧振子到达正向位移最大位置，此时速度为零，加速度为负向最大，A错误； B． t=0.1s时，弹簧振子的速度沿正方向，t=0.3s与t=0.1s弹簧振子经过同一位置，两个时刻的速度大小相等，方向相反，二者的速度不同，B正确； C． t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子逐渐远离平衡位置，弹簧振子的速度减小，加速度增大，故弹簧振子做加速度增大的减速运动，C错误； D． t=0.6s时，弹簧振子具有负向最大位移，D错误。 故选B。 地 城 考点02 受迫振动与共振 7．竖直方向振动的弹簧振子及其振动图像如图所示，已知小球质量为，弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是（　　） A．振子（小球）的位移随时间变化的关系式为 B．在第1s末到第2s末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加 C．小球的最大加速度为 D．该小球在0~20s内的位移为100cm 【答案】C 【详解】A．由图可知，小球振动的周期T为4s，振幅A为5cm，则小球的位移随时间变化的关系式为 故A错误； B．在第1s末到第2s末这段时间内，小球从最大位移运动到平衡位置，则小球的动能在增加、弹性势能在减小，故B错误； C．小球在最大位移处时受到的弹力最大为 则根据牛顿第二定律可得，小球的最大加速度为 故C正确； D．由图可知，小球在4s时的位移为零。小球周期为4s，20s即为4个周期，所以该小球在0~20s内的位移为零，故D错误。 故选C。 8．(24-25高二下·天津南开区·期末)一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．时振幅为零 B．和时，振子所受的回复力相同 C．在内，振子速度先减小后增大 D．任意内振子通过的路程为 【答案】D 【详解】A．由图知弹簧振子的振幅为5cm，振幅不随时间而变化，故A错误； B．和时，振子的位移大小相同方向相反，根据F=-kx可知，振子所受的回复力方向相反，故B错误； C．在内，振子由负向最大位移处先向平衡位置运动，再由平衡位置向正向最大位移处运动，则速度先增大后减小，故C错误； D．振子周期为4s，则任意内振子通过的路程为振幅的4倍即为20cm，故D正确。 故选D。 9．(24-25高二下·天津武清区城关中学·期末)一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大，则在这段时间内（　　） A．振子的速度越来越大 B．振子正在向平衡位置运动 C．振子的速度方向与加速度方向一致 D．以上说法都不正确 【答案】D 【详解】AB．弹簧振子的加速度数值越来越大，即位移数值越来越大，故振子正在远离平衡位置，速度越来越小，AB错误； CD．振子的速度越来越小，可知振子的速度方向与加速度方向相反，C错误，D正确。 故选D。 10．(24-25高二下·天津滨海新区·期末)如图所示，为某一弹簧振子的振动图像，下列说法不正确的是（　　） A．t1时刻，振子的位移为正，加速度为负 B．t2时刻，振子的位移为负，速度为正 C．t1与t2时刻，弹簧的长度相同 D．t3时刻，振子的速度与t2时刻相同 【答案】B 【详解】AB．振动图像描述的是振子的位移随时间的变化规律。在横轴上方时，位移为正值，加速度为负值，而在横轴下方时，与在上方相反。故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符； C．在t1与t2时刻，振子的位移相同，说明振子一定在同一位置，所以弹簧长度相同。故C正确，与题意不符； D．t2和t3时刻，振子位移大小相等、方向相反，位置关于平衡位置对称，速度大小相等，且都沿负方向，所以速度相同。故D正确，与题意不符。 故选B。 11．(24-25高二下·天津滨海新区·期末)（多选）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　）    A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大 C．图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小 D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变 【答案】BC 【详解】A．对于受迫振动，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误； B．图乙中，根据 若只将光源由蓝色光改为绿色光，波长增大，则两相邻亮条纹间距离增大，故B正确； C．图丙中，当将薄片向右移动时，同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C正确； D．图丁中，当M固定不动，将N缓慢转动的过程中，M、N的透振方向变为相互垂直，此时光屏P上光的亮度最暗，故D错误。 故选BC。 12．(24-25高二下·天津武清区城关中学·期末)（多选）一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（    ） A．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大 B．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小 C．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率 D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 【答案】AD 【详解】ABC.切断电源后脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常稳定，可知，正常工作时频率大于洗衣机的固有频率，故A选项符合题意，B项不合题意，C项不合题意. D.当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，D选项符合题意. 地 城 考点03 单摆 13．(24-25高二下·天津河西区·期末)单摆在振动过程中，不计空气阻力，以下说法正确的是（　　） A．摆球在最低点加速度为零 B．摆球经过同一高度时，动能相同 C．摆球所受回复力始终等于拉力与重力的合力 D．同一单摆，在天津振动的周期大于在海南振动的周期 【答案】B 【详解】A．摆球在最低点时速度最大，向心加速度为，故加速度不为零，A错误； B．机械能守恒，同一高度重力势能相同，动能也相同（速度大小相同），B正确； C．回复力是重力切向分量，而拉力与重力的合力提供向心力（径向），方向不同，C错误； D．周期公式，天津的比海南大，故周期更小，D错误。 故选B。 14．假设将一个单摆带入月球地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．此单摆的摆长约为8cm B．此单摆的固有周期约为0.5s C．若增大摆长，则单摆的固有频率增大 D．若增大摆长，则共振曲线的峰将向左移动 【答案】D 【详解】AB．由题图可知，此单摆的固有频率为0.50Hz，则固有周期为 由单摆周期公式可得 其中 解得 故AB错误； CD．由单摆周期公式可知摆长增加，则单摆周期增加，固有频率减小，共振曲线的峰值将向左移动，故C错误；D正确。 故选D。 15．(24-25高二下·天津滨海新区大港第一中学·)如图所示，用两条细线悬挂一个除去了柱塞的注射器，当其静止时，针头恰好对准下面木板的中心线（图中虚线）。将注射器内装上墨汁，当注射器左右摆动时，垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，在木板上留下墨汁图样，A、B两点间距为L。则该注射器在摆动时（    ） A．通过A点正上方时向右摆动 B．通过B点正上方时加速度为零 C．通过A点和B点时摆动方向相同 D．摆动的周期为 【答案】D 【详解】A．由图可知，通过A点正上方后的墨汁留在了A点的左侧，所以，通过A点正上方时向做摆动，故A错误； B．通过B点正上方时，加速度为向心加速度，即此时注射器的加速度不为零，故B错误； C．由图可知，注射器通过A点的摆动方向向左，通过B点时摆动方向向右，故C错误； D．该单摆由A到B，恰好摆动了1.5个周期，故满足 解得 故D正确。 故选D。 16．(24-25高二下·天津和平区·期末)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_____；若甲单摆在t=0.4s才开始计时，则甲单摆的初相位φ0=_____。 【答案】 4∶9 π（−π等均可） 【详解】[1]由图可知T甲=0.8s，T乙=1.2s，根据 解得 可得 [2]若甲单摆在t=0.4s才开始计时，此时甲单摆从平衡位置沿负方向运动，设单摆的振动方程为 其中 当t=0.4s时x=0，则有 解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $