第8单元 01 第22讲 机械振动（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦机械振动核心考点，通过分层题型构建从概念理解到综合应用的知识逻辑链，强化科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |简谐运动基础|1-3题|运动参量变化判断|从平衡位置出发，推导速度、加速度、势能的周期性变化规律| |振动图像分析|4-5、8-9题|图像信息提取与应用|结合振动图像理解周期、振幅及相位关系，建立运动与图像的对应| |单摆与周期|5、10题|周期公式应用与共振分析|通过单摆周期公式推导摆长关系，结合共振曲线理解受迫振动特性| |综合模型应用|6、7、11-12题|弹簧振子、斜面等复杂模型|整合弹簧弹力、重力等回复力来源，构建简谐运动通用模型，体现能量转化观念|

第八单元　机械振动与机械波 第22讲　机械振动 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.如图所示,水平金属杆光滑,在弹簧弹力作用下,小球在B、C之间做简谐运动.当小球位于O点时,弹簧处于原长.在小球从C运动到O的过程中 (　) A.小球的速度不断增大 B.小球的振幅不断减小 C.弹簧的弹性势能不断增大 D.小球的加速度不断增大 2.(多选)[2025·西南(云南、四川、贵州)名校联盟二诊] 如图所示,一小木块漂浮在足够宽水面上且处于静止状态,对木块施加向下的力使其偏离平衡位置且处于静止状态,在t=0时由静止释放,释放后木块的运动可视为简谐运动,周期为1 s.规定竖直向上为正方向,则小球在t=5.5 s时刻 (　) A.位移最大,方向为正 B.速度最大,方向为正 C.加速度最大,方向为负 D.受到的浮力最大 3.如图甲所示,一个轻质弹簧下端挂一小球,小球静止.现将小球向下拉动距离A由静止释放并开始计时,小球在竖直方向做简谐运动,周期为T,如图乙所示.下列说法正确的是 (　) A.该弹簧振子的振幅为2A B.经时间,小球向上运动的距离小于 C.时刻,小球的速度和加速度均最大 D.如果A少量增大,周期T也将增大 4.[2025·湖北黄冈中学二模] 如图甲所示的装置,重物A、B和C通过不可伸长的轻质细绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接,重物A、B的质量均为m,悬挂重物C的细绳与两定滑轮水平线夹角为60°时,系统将处于静止状态.设重物C在此位置坐标为0,缓慢把重物C向上托起1 cm,然后由静止释放并开始计时,重物C的运动可视为简谐运动,取竖直向上为正方向,重物C的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是 (　) A.重物C的质量为m B.重物C振幅为1 cm C.重物C在t=4 s时速度最大 D.重物C在t=8 s时加速度方向竖直向上 5.[2022·海南卷] 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.2∶3 B.3∶2 C.4∶9 D.9∶4 6.(多选)[2025·湖北卷] 质量均为m的小球a和b由劲度系数为k的轻质弹簧连接,小球a由不可伸长的细线悬挂在O点,系统处于静止状态,如图所示.将小球b竖直下拉长度l后静止释放.重力加速度大小为g,忽略空气阻力,弹簧始终在弹性限度内.释放小球b后 (　) A.小球a可能会运动 B.若小球b做简谐运动,则其振幅为 C.当且仅当l≤时,小球b才能始终做简谐运动 D.当且仅当l≤时,小球b才能始终做简谐运动 7.[2024·河北卷] 如图所示,一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动,轻杆一端固定在电动机的转轴上,另一端悬挂一紫外光笔,转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上,沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸,感光纸上就画出了描述光点振动的x⁃t图像.已知轻杆在竖直面内长0.1 m,电动机转速为12 r/min.该振动的圆频率和光点在12.5 s内通过的路程分别为 (　) A.0.2 rad/s,1.0 m B.0.2 rad/s,1.25 m C.1.26 rad/s,1.0 m D.1.26 rad/s,1.25 m 8.[2024·北京卷] 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置.手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示.下列说法正确的是 (　) A.t=0时,弹簧弹力为0 B.t=0.2 s时,手机位于平衡位置上方 C.从t=0至t=0.2 s,手机的动能增大 D.a随t变化的关系式为a=4sin (2.5πt) m/s2 9.(多选)甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示,则　　 (　) A.甲的速度为零时,乙的加速度最大 B.甲的加速度为零时,乙的速度最小 C.1.25~1.5 s时间内,甲的回复力增大,乙的回复力减小 D.甲、乙的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2 10.(多选)如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是 (　) A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线 B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行,则两个摆长之比LⅠ∶LⅡ=25∶4 C.若摆长均约为1 m,则图线Ⅰ是在地面上完成的 D.若两个单摆在同一地点均发生共振,图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量 11.[2024·辽宁卷] 如图甲所示,将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向,建立x轴.若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球状天体表面做简谐运动的图像如图乙所示(不考虑自转影响).设地球、该天体的平均密度分别为ρ1和ρ2,地球半径是该天体半径的n倍,的值为 (　) A.2n B. C. D. 12.(多选)如图所示,与地面夹角为θ的光滑斜面顶端固定一垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻弹簧一端固定一个质量为m的小物体,另一端固定在挡板上.物体在平行斜面方向上做简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长. 重力加速度大小为g,则物体在振动过程中 (　) A.物体在最低点时受的弹力大小为mgsin θ B.弹簧的最大弹性势能等于 C.平衡位置处,弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最大 D.物体的最大动能应等于 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八单元　机械振动与机械波 第22讲　机械振动 1.A　[解析] 小球从C运动到O的过程中,弹簧弹性势能不断减小,小球动能不断增大,速度不断增大,故A正确,C错误;小球的位移在变,但振幅不变,故B错误;小球从C运动到O的过程中,弹簧伸长量不断减小,小球受到的弹力不断减小,加速度不断减小,故D错误. 2.AC　[解析] 由于木块的运动可视为简谐运动,周期是1 s,则5.5 s时刻为T,故此时处于最高点,位移最大,方向为正,速度为零,加速度最大,方向为负,故A、C正确,B错误;最高点浸入水中的体积最小,根据公式F=ρgV可知,浮力最小,故D错误. 3.B　[解析] 该弹簧振子的振幅为A,故A错误;0~内小球的平均速度小于~内的平均速度,故在0~内小球向上运动的距离小于,故B正确;时刻,小球位于平衡位置,速度最大,加速度为零,故C错误;弹簧振子的周期与振幅无关,所以如果A少量增大,周期T不变,故D错误. 4.B　[解析] 对重物C进行受力分析,重物C受重力和绳的拉力,根据力的合成和分解可得重物C的重力为GC=2mgcos 30°=mg,所以重物C的质量为mC=m,故A错误;由图乙可知重物C运动的振幅为1 cm,故B正确;由图乙可知,重物C在t=4 s时速度为0,故C错误;由图乙可知,重物C在t=8 s时处于最高点,加速度方向竖直向下,故D错误. 5.C　[解析] 由振动图像可知甲、乙两个单摆周期之比为T甲∶T乙 = 0.8∶1.2 = 2∶3,根据单摆周期公式T=2π,可得L=,则甲、乙两个单摆的摆长之比为L甲∶L乙 = ∶= 4∶9,故选C. 6.AD　[解析] 释放小球b后,当小球b向上运动挤压弹簧时,若弹簧的弹力大于小球a的重力,小球a会向上运动,A正确;当小球a向上运动时小球b不做简谐运动,所以小球b始终做简谐运动的临界条件是弹簧压缩时的最大弹力大小等于mg,此时弹簧的压缩量为x1=,小球b做简谐运动,在平衡位置时弹簧的伸长量为x2=,所以最大振幅为Amax=x1+x2=,即将小球b下拉l≤Amax=时,小球b才能始终做简谐运动,C错误,D正确;小球b做简谐运动时的振幅为A=l,B错误. 7.C　[解析] 根据题意可知,紫外光笔的光点在纸面上沿x轴方向做简谐运动,光点的振动为受迫振动,其振动周期等于电动机转动周期,故该振动的圆频率ω==2πn=0.4π rad/s≈1.26 rad/s,A、B错误;该振动的周期T==5 s,由于轻杆长0.1 m,故振幅A=0.1 m,因12.5 s=T,故12.5 s内光点通过的路程s=×4A=1.0 m,C正确,D错误. 8.D　[解析] 由题图乙知,t=0时,手机加速度为0,由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为F=mg,A错误;由题图乙知,t=0.2 s时,手机的加速度为正,则手机位于平衡位置下方,B错误;由题图乙知,从t=0至t=0.2 s,手机的加速度增大,手机从平衡位置向最大位移处运动,速度减小,动能减小,C错误;由题图乙知T=0.8 s,则圆频率ω==2.5π rad/s,则a随t变化的关系式为a=4sin (2.5πt) m/s2,D正确. 9.CD　[解析] 由图像可知,甲运动到最大位移处时,速度为零,此时乙刚好运动到平衡位置,加速度为零,速度最大,A错误;甲运动到平衡位置处时,加速度为零,此时乙也运动到平衡位置处,速度最大,B错误;回复力与位移成正比,由图像可知,1.25~1.5 s时间内,甲的位移增大,乙的位移减小,所以甲的回复力增大,乙的回复力减小,C正确;甲做简谐运动的周期T甲=2.0 s,乙做简谐运动的周期T乙=1.0 s,甲、乙的振动周期之比T甲∶T乙=2∶1,根据f=可知,甲、乙的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2,D正确. 10.AB　[解析] 题图图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等,从图线上可以看出,两摆的固有频率fⅠ=0.2 Hz,fⅡ=0.5 Hz.当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时,根据公式f=可知,g越大,f越大,所以gⅡ>gⅠ,又因为g地>g月,因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线,A正确;若在地球上同一地点进行两次受迫振动,g相同,摆长长的f小,且有=,所以=,B正确;因为fⅡ=0.5 Hz,若图线Ⅱ是在地面上完成的,根据f=,可计算出LⅡ约为1 m,C错误;单摆的能量除与振幅有关,还与摆球质量有关,D错误. 11.C　[解析] 设地球表面的重力加速度为g,球状天体表面的重力加速度为g',弹簧的劲度系数为k,根据简谐运动的对称性有k·4A-mg=mg,k·2A-mg'=mg',解得=2,设球状天体的半径为R,则地球的半径为nR,在地球表面有G=mg,在球状天体表面有G=mg',联立解得=,故C正确. 12.BD　[解析] 物体在最高点,有F回=mgsin θ,物体在最低点时,受力分析可得F-mgsin θ=F回,联立可得F=2mgsin θ,故A错误;设物体在最低点时,弹簧伸长量为x,根据胡克定律,可得kx=2mgsin θ,物体从最高点运动到最低点,由动能定理可得mgxsin θ+W弹=0,又W弹=0-Epm,联立可得Epm=,故B正确;物体做简谐运动过程中,涉及弹簧的弹性势能、物体的重力势能和物体的动能,且总量保持不变,当物体运动到平衡位置时,动能最大,即弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最小,故C错误;选取物体最低点所在平面为重力势能参考平面,由于简谐运动的对称性,物体在平衡位置时,重力势能为Ep'=mg·sin θ=,根据弹簧弹性势能的特点,物体在平衡位置时,弹簧的弹性势能为Ep==,根据能量守恒定律,可得Epm+0+0=Ep'+Ep+Ekm,解得Ekm=,故D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $