2024高考物理回歸課本一一課本情境與練習(xí)機械振動一課本情境與練習(xí)

【課本情境】(選擇性必修一P32)

通過觀察我們會發(fā)現(xiàn)，上述物體總是在某一位置附近

做往紀性的運動。

我們把物體或物體的一部分在一個位置附近的往復(fù)運

動稱為機械振動(mechanicalvibration),簡稱振動

1彈簧振子

圖2.1-1彈U攤f的振動如圖2.1-1,把一個有小孔的小球連接在彈簧的一端，

彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動。

彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略小球運動時空氣阻力很

小,也可以忽略。彈費未形變時,小球所受合力為0.處于

平衡位置(equilibriumpositicn)。把小球拉向右方，然后

?饞黃振子是一個理想化放開,它就在平衡位置附近運動起來。

模型.它是研究一般性操我們把小球和彈資組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子(spring

動的息融，oscillator).布,時也簡稱為振子。

【情境練習(xí)】

1.彈簧振子做簡諧振動，則下列說法正確的是()

A.若位移為負值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值

B.振子通過平衡位置時，速度為零，加速度最大

C.振子每次通過平衡位置時，加速度為零，速度一定相同

D.振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同

2.彈簧振子以。點為平衡位置，在水平方向上的A、3兩點間做簡諧運動，以下說法正確的是()

、

、

、

、

、

、UWUUUUUUUUUU

、

、

A()B

A.振子在4、B兩點時的速度為零位移不為零

B.振子在通過O點時速度的方向?qū)l(fā)牛改變

C.振子所受的彈力方向總跟速度方向相反

D.振子離開。點的運動總是減速運動，靠近O點的運動總是加速運動

【課本情境】(選擇性必修一P33)

圖2.1-2彈簧振子的頻閃照片

【情境練習(xí)】

3.圖甲為水平放置的彈簧振子，圖乙為該彈簧振子的頻閃照片。拍攝時底片沿著垂直于小球振動的方向從下向上

勻速運動。圖乙中M為乙時刻拍攝的小球的像，N為4時刻拍攝的小球的像，不計阻力。下列說法正確的是（）

A.小球在乙、q時刻的加速度方向相同

B.增大底片勻速運動的速度，同樣尺寸的底片上拍攝小球像的個數(shù)減少

C.小球從乙時刻運動至平衡位置的時間大于從與時刻運動至平衡位置的時間

D.從《時刻到，2時刻的過程中，彈簧的彈性勢能逐漸減小，小球的動能逐漸增大

4.有一勁度系數(shù)為20N/cm的彈簧振子，其振動圖像如圖所示，則（）

A.圖中4點對應(yīng)的時刻，振子的速度方向指向x軸的負方向

B.在0?4s內(nèi)振子做了1.75次全振動

C.在0?4s內(nèi)振子通過的路程為4cm.位移為0

試卷第2頁，共15頁

D.圖中A點對應(yīng)的時刻，振子所受的彈力大小為0.5N,方向指向I軸的負方向

5.如圖所示為一水平彈簧振子的振動圖像，已知振動系統(tǒng)的最人動能為16J,求:

（1）該振子簡諧運動的表達式；

（2）該振子在100s內(nèi)通過的路程是多少？

（3）在第2s末彈簧振子的加速度多大？第4s末振子速度方向？第5s末彈性勢能多大？

【課本情境】（選擇性必修一P35）

1.如圖2.1-5,兩人合作，模擬振動曲線的

記錄裝置。先在白紙中央畫一條直線，使它平

行于紙的長邊，作為圖像的橫坐標軸。一個人

用手使鉛筆尖在白紙上沿垂直于這條直線的方向

水平振動，另一個人沿這條直線的方向勻速拖動

白紙，紙上就畫出了一條描述筆尖振動情況的

XT圖像。

請完成這個實驗，并解釋：橫坐標代表什么

物理量？縱坐標代想什么物理量？為什么必須勻

速拖動白紙？如果拖動白紙的速度是5x10’nVs,

在橫坐標軸上應(yīng)該怎樣標出坐標的刻度。

圖2.1-5

【情境練習(xí)】

6.如圖所示，是兩人合作模擬振動曲線的記錄裝置。先在白紙中央畫一條直線0。使它平行于紙的長邊，作為圖

像的橫坐標軸。一個人用手使鉛筆尖在白紙上沿垂直于。。/的方向振動，另一個人沿00/的方向勻速拖動白紙，紙

上就畫出了一條描述筆尖振動情況的m圖像。下列說法中正確的是（）

【情境練習(xí)】

9.如圖所示，裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中，把玻璃管向下緩慢按壓較小的一段距離后放手，玻璃管

沿豎直方向上下往復(fù)運動，在忽略運動阻力情況下，可以視為豎直方向的簡諧運動。玻璃管（包括管內(nèi)液體）運動

過程中既沒全部露出水面，也沒完全進入水中，下列相關(guān)說法正確的是（）

---------I---------

A.玻璃管的網(wǎng)復(fù)力由其所受浮力提供

B.玻璃管做簡諧運動過程中，除受到重力、浮力外，還受到一個回復(fù)力

C.玻璃管的回復(fù)力方向總是跟它離開平衡位置的位移方向相反

D.玻璃管在做簡諧運動的過程中，通過平衡位置時回復(fù)力最大

10.如組甲所示，裝有少量鐵砂的細玻璃管豎直漂浮在水中，水面足夠大，把玻璃管向下緩慢按壓一小段距離后放

手，忽略阻力，玻璃管的運動可以視為豎宜方向的簡諧運動。以豎直向上為正方向，某時刻開始計時，其振動圖像

如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.振動周期與按壓的深度有關(guān)

B.回復(fù)力等于重力和浮力的合力

C.振動過程中玻璃管（含鐵砂）的機械能守恒

D.在R72時間內(nèi)，玻璃管的位移減小，加速度減小，速度增大

11.下湍附著重物的粗細均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做頻率為1Hz的簡諧運動;

與此同時，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運動，如圖（a）所示。以木棒所受浮力廠為縱軸，木棒水平位移x

為橫軸建立直角坐標系，浮力尸隨水平位移x的變化如圖（b）所示，已知河水密度為夕，木棒橫截面積為S,重力

加速度大小為g。下列說法正確的是（）

圖(b)

A.x從0.05m到0.15m的過程中，木棒的動能先減小后增大

B.x=0.35m和x=0.45m時，木棒的速度大小相等，方向相反

C.x從0.21m到0.25m的過程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小

D.木棒在豎直方向做簡諧運動的振幅為第

【課本情境】（選擇性必修一P46）

可以用兩種不同方法率研究上述向is,一種方法是分析

單提的回復(fù)力,看其與位移是否成正比并且方向相反；另一

種方法是分析單攜位移與時何的關(guān)系是否滿足正弦關(guān)系°

下面我們采用第一種方蟲來分析。

!單擺的回復(fù)力

如圖2.4-1,總提擺長為/、拱球質(zhì)fit為桁將摟球拉離

平衡位置。后釋放.投球沿網(wǎng)孤做往U運動。當提球沿解

弧運動到某一位置P時.擺找與騷立方向的夾角為公此時

接球受到亞力G和提線粕力吊的作用。詆力G沿圓弧切線

【情境練習(xí)】

12.圖中。點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點）拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，擺球?qū)?/p>

在豎直平面內(nèi)的A、C之間來回擺動，8點為運動中的最低位置，則在擺動過程中（）

A.擺球在3點處，速度最大，細線拉力也最大

B.擺球在8點處，速度最大，回復(fù)力也最大

C.擺球在A點和C點處，速度為零，合力與回復(fù)力也為零

D.擺球受到重力、拉力、向心力、回復(fù)力四個力的作用

13.如圖所示，一傾角為a=30°的光滑絕緣斜面，處于豎直向下的勻強電場中，電場強度石=2也?，F(xiàn)將一長為/

q

的細線（不可伸長）一端固定，另一端系-質(zhì)量為〃7、電荷量為9的帶正電小球放在斜面上，小球靜止在。點。將

試卷第6頁，共15頁

小球拉開傾角夕后由靜止釋放，小球的運動可視為單擺運動，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.擺球的擺動周期為丁=24。B.擺球的擺動周期為丁=24舟

C.擺球經(jīng)過平衡位置時合力為零D.擺球剛釋放時的回復(fù)力大小”監(jiān)

14.單擺是我們研究簡諧運動中常用的模型。已知某單擺的擺長為L,擺球質(zhì)量為相，當?shù)刂?力加速度為g。將此

擺球在所在的豎直平面內(nèi)向拉離平衡位置一個小角度6,自由釋放。

（1）在。很小時，sinewy（其中x為小球的位移），由此寫出單擺回亞力與位移的關(guān)系式，并說明為何單擺可視

為簡諧運動；

（2）簡諧運動的周期公式7=2乃「（其中A是回復(fù)力與位移的比例系數(shù)，相為系統(tǒng)的質(zhì)昂）結(jié)合（1）推導(dǎo)出單

擺的周期公式；

（3）當擺球運動到最低點時，求細線拉力的大小。

1I5.如圖甲所示，。點為單擺的固定懸點，將力傳感器接在擺球與。點之間。/=（）時刻在A點釋放擺球，擺球在豎

直面內(nèi)的A、C之間來回擺動,其中8點為運動中的最低位胃。圖乙為細線對擺球的粒力大小-隨時間/變化的曲

線。已知擺長為1.6m,4、3之間的最大擺角為0=5。（取sin5。=0.087,cos5°=0.996）o求：

（1）當?shù)氐闹亓铀俣却笮。?/p>

（2）擺球在A點時回復(fù)力的大?。?/p>

（3）擺球運動過程中的最大動能。

F/N

0.504

0.498

0.4乃0.8乃t/s

甲乙

【課本情境】（選擇性必修一P48）

做f】

如圖2.4-2,細線下懸掛一個除去了柱塞的注射者，注

射K內(nèi)裝上.泰汁。當注射25推動時，沿著垂克于推動的方

向勻速拖動木板，現(xiàn)褓噴在木板上的墨汁圖樣。

【情境練習(xí)】

16.如組甲所示，細線下端懸掛一個除去了柱塞的注射器，注射器內(nèi)裝上墨汁。將擺線拉開一較小幅度，當注射器

擺動時，沿著垂直于擺動的方向以速度-勻速拖動木板，得到噴在木板上的墨汁圖樣如圖乙所示，若測得木板長度

為L，墨汁圖樣與木板邊緣交點P、。恰好是振動最大位置處，已知重力加速度為g，則該單擺的等效擺長為（）

17.甲、乙兩單擺在同一地點做簡諧振動，其振動圖像如圖所示。兩擺的擺長和擺球質(zhì)量分別為4、/乙和，⑦、〃%,

/甲=〉

C.L,/71TmtD./...<//,〃如=叱

試卷第8頁，共15頁

【課本情境】（選擇性必修一P51）

例.驍根據(jù)上式測量重力加速度,需要測出哪些

物理量。應(yīng)該如何設(shè)計實驗裝四、選擇實驗器材？怎樣才

能減小實驗談差？

II實驗裝置

如圖2.5-1,在細線的一端打一個比小球上的孔徑稍大

些的結(jié)，將細線穿過球上的小孔，并把細線上端固定在鐵

果臺上，就制成一個單擺將鐵夾固定在鐵架臺的上端.

鐵架臺放在實臉點邊，使鐵夾伸到泉面以外,方便更用不

同長度的接線。圖25-1實用裝置

【情境凍習(xí)】

18.某實驗小組利用如圖甲裝置做“用單擺測量重力加速度”的實驗。在鐵架臺上端用擺線懸掛一擺球，鐵架臺下端

固定一個激光源，發(fā)出的激光方向與水平面平行，在擺球的右邊與擺球中心等高的位置固定一智能手機，使得激光

的中心與擺球的中心以及智能手機的光線接收口在同一水平直線上。利用手機光線傳感器接收到的光照強度隨時間

鐵架臺

甲

（1）實驗主要過程如下:

①按圖甲安裝實驗裝置，下列有關(guān)器材的選擇和安裝最合理的是

粗的金屬桿

0cm12

|卜川田M

0510

乙

③打開激光光源和手機傳感器，運行軟件;

④讓單擺做簡諧運動，采集數(shù)據(jù)：

⑤改變擺線長度/,重亞步驟④；

⑥導(dǎo)出數(shù)據(jù)獲得單擺振動周期T,從而得到對應(yīng)的尸與L的數(shù)據(jù)如下表:

次數(shù)

123456

數(shù)據(jù)

L/cm38.0048.0058.0068.0078.0088.00

77s1.241.391.531.661.781.89

r2/

1.541.932.342.763.173.57

s2

丙

⑧請在圖內(nèi)中繪出尸-L圖線,并根據(jù)圖像求出當?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s3（乃/取9.87,結(jié)果保留三

位有效數(shù)字）

（2）下列關(guān)于本實驗的誤差中，屬于系統(tǒng)誤差的有o

A.測量擺長引起的誤差B.描繪圖線引起的誤差

C.擺線具有伸縮性引起的誤差D.利用手機測量周期引起的誤差

19.現(xiàn)代智能手機自帶了許多傳感器，利用智能手機Phyphox軟件能夠采集傳感器記錄的數(shù)據(jù)。某同學(xué)在家根據(jù)

Phyphox界面提示的原始傳感器，給出了2種測量重力加速度的方案：

方案1.使用“含（g）的加速度”模塊，令手機靜置在桌面上20s,直接讀出重力加速度（圖一）；

方案2.使用“擺”功能，該同學(xué)找到一把晟程為30cm的刻度尺，長度為100厘米左右的細線和一把鐵鎖，制成一個

單擺，于小角度釋放。輸入擺長后，利用手機讀取周期，手機將計算出重力加速度（圖二）。

試卷第10頁，共15頁

含（g）的加速擺

圖表絕對值多方向簡明值結(jié)果q扶長共振自相關(guān)原始數(shù)據(jù)

r周期2.05秒

上擺長100厘米

g=9.42nvs2

此處你可以輸入你的探長（支點到歷心）來確定地球加速度《

圖一圖二

回答下列相關(guān)問題:

（1）根據(jù)方案2,可知手機計算重力加速度g的表達式為（用g、兀、T、A表示）

（2）與方案1測得的重力加速度g相比，方案2測得的重力加速度g結(jié)果有一定的誤差，產(chǎn)生誤差的主要原因為一

A.鐵鎖的重心不方便確定，所以擺長不準

B.測量擺長的刻度尺量程太小，測擺長時多次移動產(chǎn)生了一定的誤差

C.鐵鎖質(zhì)量過大，導(dǎo)致g測量誤差較大

（3）方案2重力加速度g計算結(jié)果誤差較大，該同學(xué)想到一個修正方案：實驗時，可以在細線上的力點做一個標

記，使得懸點。到A點間的細線長度小于刻度尺量程；保持該標記以下的細線長度不變，通過改變OA間細線長度

以改變擺長，當OA間細線長度分別為。、4時，測得相應(yīng)單擺的周期為（，乙，由此可測得重力加速度g的數(shù)值,

此方案計算g的表達式為：（其中4>4）

c.g="Y)4叫甲-砌

D.

【課本情境】（選擇性必修一P55）

做T?

如圖2.6-3,鐵架橫梁上拄著幾個擺長不同的擺。其

中，A與D、G的接長和同，D的接球質(zhì)量大于其他拱

球。使D接偏需平衡位頁后釋放，D接在攝動中通過橫

梁對其他幾個接施加周期性的驅(qū)動力。在振動穩(wěn)定后比

較各接的振幅。

【情境練習(xí)】

20.如國所示，當A振動起來后，通過繃緊的水平繩迫使B、C振動起來，對于三個投球振動過程的描述中，下列

說法正確的是（）

A.B的振幅比C的小

B.A、B、C三個單擺的振幅相同

C.只有A、C兩個單擺的周期相同

D.A、B、C三個單擺的周期均不相同

21.如圖所示，在一根張緊的繩子上懸掛幾個擺球，可以用一個單擺（稱為“驅(qū)動擺”）驅(qū)動另外幾個單擺。下列說

法中正確的是（）

A.驅(qū)動擺只把振動形式傳播給其它單擺，不傳遞能量

B.如果驅(qū)動擺的擺長為L,則其它單擺的振動周期都等于

C.某個單擺擺動過程中多次通過同一位置時，速度和加速度都相同

D.如果某個單擺的擺長等于驅(qū)動擺的擺長，則這個單擺的頻率最大

【課本情境】（選擇性必修一P57）

夠科學(xué)漫步

振動控制技術(shù)

1940隼“月7日早晨.腎度為850m的美國4科鳥金灣￡京大梅遭到了一埼大區(qū)的*去.引

或了橋W的也”**,人如未"f■無共生爆彳《入橋抗“是動的愴虛婚來整人。再小時后.H.

及建成公奉僅4個月的大橋*解倒埸。從隼以6.土木工杈仲的就開始研走風或報禮Jt和各什林

梁魚筑的疆動校，技.術(shù),

有一秒工程或林裝JLT件調(diào)諧質(zhì)量黑尼X.是日苜大號及、大g*與高聳站構(gòu)振動技，中應(yīng)

用最廣乏的結(jié)構(gòu)被動控制紫宣之一.這升紫夏是一個由犀黃、限尼X和腹量塊短成的祿動控創(chuàng)系

統(tǒng).*XA毒叁鼻動控制的土地構(gòu)上。土此種在外界48動力此作用下產(chǎn)生〃動》t.會常動或珞笨

又一起*動當注足一定條件》L或4MLH的倬41力與外A&動力的方向相反.橫謫了一*分驅(qū)

動力.乂而最大限度地降低，支*構(gòu)的旅動.達到或班的效杲,

班科技工偉專的*可努力下，我國的果動控制技術(shù)將刑了長足發(fā)展'n<.包括港珠澳大橋

（四2.35）在內(nèi)的許多大型虔就工程中壽采用了振動按?!糙米.

m2.6-5電風度大轎

【情境練習(xí)】

22.很多高層建筑都會安裝減震耗能阻尼器，用來控制強風或地震導(dǎo)致的振動。臺北101大樓使用的阻尼器是重達

試卷第12頁，共15頁

660噸的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，阻尼器相當于一個巨型質(zhì)量塊。簡單說就是將阻尼器懸掛在大樓上方，它的擺動會產(chǎn)生

一個反作用力，在建筑物搖晃時往反方向擺動，會使人樓擺動的幅度減小。關(guān)于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器下列說法正確的是

()

A.阻月器做的是阻尼振動，其振動頻率大于大樓的振動頻率

B.阻尼器的振動頻率取決于自身的固有頻率

C.阻尼器擺動后，擺動方向始終與大樓的振動方向相反

D.阻月器擺動幅度不受風力大小影響

23.2021年5月18日，實高292米的深圳華強北賽格大廈出現(xiàn)不明顯原因晃動，其中一種觀點認為當時大廈附近

有機械在地下施工作業(yè)，機械振動頻率與大廈固有頻率比較接近，是造成大廈出現(xiàn)較大幅度晃動的主要原因,下列

說法正確的是（）

A.根據(jù)題意，施工機械振動頻率與大廈固有頻率比較接近時，該大廈發(fā)生了簡諧振動

B.根據(jù)題意，施工機械振動頻率與大廈固有頻率差距越大，該大廈振幅越小

C.安裝阻尼器能起到減震作用，其原理是阻尼器能改變大廈的固有頻率，從而杜絕共振現(xiàn)象

D.根據(jù)題意，則通過增、減建筑物的一定層高，一定無法顯著減輕大國晃動情況

【課本情境】（選擇性必修一P58）

1.如圖2.6-6,一個整直回笈轉(zhuǎn)動時，固定

在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方

向振動，T形支架下面系著一個彈黃和小球如

成的振司系統(tǒng)，小球浸沒在水中。當圓盤般止

時，讓小球在水中振動，其阻尼振動的頻率的

為3Hz.，現(xiàn)使31盤以4s的周期勻速運動，經(jīng)過

一段時間后，小球振動達到穩(wěn)定，它振動的無

率是多少？

圖2.6-6

【情境練習(xí)】

24.如羽所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自

由振動，測得其頻率為2Hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。則（）

A.當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5s

B.當振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4Hz

C.當轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大

D.當搖把轉(zhuǎn)動的頻率減小到接近彈簧振子的頻率時，彈簧振子的振幅增大

25.一個有固定轉(zhuǎn)動軸的豎直圓盤如圖甲所示，圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向

振動，T形支架的下面系著一個由彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球做受迫振動，圓盤靜止時，讓小球做簡諧運動，

其振動圖像如圖乙所示（以豎直向上為正方向），下列說法正確的是（）

B.r=2s到/=3s彈簧彈性勢能一定減小

C.若圓盤以30r/min勻速轉(zhuǎn)動，小球振動達到穩(wěn)定時其振動的周期為2s

試卷第14頁，共15頁

D.若圓盤正以30r/min勻速轉(zhuǎn)動，欲使小球振幅增加則可使圓盤轉(zhuǎn)速適當增大

參考答案:

1.D

【詳解】A.若位移為負值，由〃=-上，可知加速度一定為正值，但速度有兩種可能的

m

方向，所以速度不一定為正值，故A錯誤；

BC.振子經(jīng)過平衡位置時，加速度為零，速度最大，方向可能不同，故BC錯誤；

D.質(zhì)點每次通過同一位置時，位移相同，加速度一定相同，因為速度有兩種可能的方

向，所以速度不一定相同，故D正確。

故選Do

2.AD

【詳解】A.振子在4、8兩點時的速度為零，但位移為最大，A正確：

B.振子經(jīng)過。點時速度方向不變，B錯誤；

C.彈力的方向有時也與速度方向相同，C錯誤。

D.振子離開。點運動時，加速度方向與速度方向相反，是減速運動；靠近。點運動時，

加速度方向與速度方向相同，是加速運動，D正確。

故選ADo

3.B

【詳解】A.小球做簡諧振動，加速度方向指向平衡位置，由圖可知小球在不、G時刻

的加速度方向相反，A縉誤；

B.小球做簡諧振動的周期不變，增大增大底片勻速運動的速度，則底片運動的時同減

少，拍攝小球像的個數(shù)減少，B正確：

C.由圖可知，例點為振幅最大處向平衡位置振動，則小球從乙時刻運動至平衡位置的

時間為小球在N位置先向最大振幅處振動，再向平衡位置運動，從4時刻運動至平

衡位置的時間大于所以小球從乙時刻運動至平衡位置的時間小于從與時刻運動至平

4

衡位置的時間，C錯誤：

D.從乙時刻到〃時刻的過程中，彈簧彈力對小球先做正功后做負功，彈簧的彈性勢能

先減小后增大，小球的動能先增大后減小，D錯誤。

故選B。

4.C

【詳解】A.由圖可知過A點作圖線的切線，該切線與x釉的正方向的夾角小于90',切

線的斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，故A錯誤；

試卷第16頁，共23頁

B.由圖可看出，片0、/=4s時刻振子的位移都是最大，旦都在/軸的上方，在0?4s內(nèi)

經(jīng)過兩個周期，振子完成兩次全振動，故B錯誤；

C.由于r=0時刻和r=4s時刻振子都在最大位移處，又由于振幅為0.5cm,在。?4s內(nèi)

振子完成了2次全振動，所以在這段時間內(nèi)振子通過的路程為

2x4x0.50cm=4cm

位移為0,故C正確；

D.由圖可知A在/軸上方，位移

A-0.25cm

所以彈力

F=.jtr=-20x0.25N=-5N

即彈力大小為5N,方向指向x軸負方向，故D錯誤。

故選C。

5.(1)A=5siny/(cm)；(2)5m：(3)0,速度沿x軸IF方向，I6J

【詳解】(1)由圖可知彈簧振子的周期為T=4s,振幅為A=5cm,則有

<v=—=—rad/s

T2

則該振子簡諧運動的表達式為

u.7C.、

x=5sin—r(cm)

2

(2)又因為

/100s__

n=—=-----=25

T4s

而彈簧振子在一個周期內(nèi)通過的路程為4A,所以該振子在100s內(nèi)通過的路程是

s=25x4A=25x4X5cm=5(X)cm=5m

(3)由圖可知第2s末彈簧振子位于平衡位置，故加速度為0；第4s末彈簧振子位于平

衡位置，速度沿工軸正方向；由于彈簧振子振動過程中機械能守恒，故第5s末彈性勢

能為l6Jo

6.C

【詳解】A.筆尖振動周期一定，根據(jù)白紙上記錄的振羽圖象的個數(shù)可確定出時間長短，

所以白紙上OQ軸上的坐標代表時間，故A錯誤；

B.白紙上與OQ垂直的坐標是變化的，代表了筆尖的位移，而不是振幅，故B錯誤;

C.由

試卷第17頁，共23頁

可知，勻速拖動白紙，是為了用相等的距離表示相等的時間，是為了保證時間均勻變化，

故c正確；

D.筆尖振動周期與拖動白紙的速度無關(guān)，拖動白紙的速度增大，筆尖振動周期不改變，

故D錯誤。

故選C。

7.C

【詳解】A.W是/時間內(nèi)紙帶運動的路程，并不是小球的運動路程，故A錯誤；

B.小球振動過程只有彈簧的彈力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，故B錯誤；

C.由圖可知小球通過。點時更靠近平衡位置，其速度大于通過〃點的速度，故C正確；

D.小球的運動為簡諧運動，其振動周期與振幅無關(guān)，故D錯誤。

故選C。

8.橫軸上的坐標代表時間，縱坐標代表筆尖離開平衡位置的位移：勻速拖動白紙，是

為了用相等的距離表示相等的時間；如果拖動白紙的速度是5*1()閂］通，在橫軸距離坐

標原點位置1m處的刻度為20s,依次類推。

【詳解】筆尖振動周期一定，根據(jù)白紙上記錄的完整振動圖象的個數(shù)可確定出時間長短,

所以白紙上橫軸上的坐標代表時間，縱坐標代表筆尖離開平衡位置的位移；由可

知，勻速拖動白紙，是為了用相等的距離表示相等的時?間；如果拖動白紙的速度是

5xl0-2m/s,在橫坐標軸上運動1m用時間為

/=——~~7s=20s

5x10-2

即在橫軸距離坐標原點位置Im處的刻度為20s,依次類推。

9.C

【詳解】A.玻璃管的回復(fù)力由其所受重力與浮力的合力提供，故A錯誤；

B.回復(fù)力是效果力，玻璃管只受重力和浮力作用，故B錯誤；

C.玻璃管做簡諧運動，玻璃管的回復(fù)力方向總是跟它離開平衡位置的位移方向相反，

故C正確；

D.玻璃管在做簡諧運動的過程中，通過平衡位置時回復(fù)力為零，故D錯誤。

故選C。

10.BD

【詳解】A.由于玻璃管做簡諧振動，與彈簧振子的振動相似，結(jié)合簡諧振動的特點可

知，該振動的周期與振幅無關(guān)，故A錯誤；

試卷第18頁，共23頁

B.裝有少量鐵砂的細玻璃管豎直漂浮在水中，細玻璃管受重力和浮力作用，其做筒諧

振動的回復(fù)力等于重力和浮力的合力，故B正確；

C.玻璃管在做簡諧振動的過程中，液體的浮力對玻璃管做功，所以振動的過程中玻璃

管的機械能不守恒，故c錯誤；

D.由圖可知，在〃T2E寸間內(nèi)，玻璃管的位移減小，杈據(jù)加速度

kx

a=-----

m

可知加速度減小，玻璃管向著平衡位置做加速運動，所以速度增大，故D正確.

故選BDO

11.CD

【詳解】A.由簡諧運動的對稱性可知，0.1m、0.3m、0.5m時木棒處于平衡位置,則

工從0.05m到0.15m的過程中，木棒從平衡位置下方向上移動，經(jīng)平衡位置后到達平衡

位置上方，速度先增大后減小，所以動能先增大后減小，A錯誤：

B.0.35m和尤-0.45m時，由圖像的對稱性加，浮力大小相等，說明木棒在同一位

置，豎直方向速度大小用等，速度方向相反，而兩時刻木棒水平方向速度相同，所以合

速度大小相等，方向不是相反，B錯誤；

C.x從0.21m至IJO.25m的過程中，木棒從平衡位置上方靠近最大位移處向下運動（未到

平衡位置），加速度豎直向下，大小逐漸減小，C正確；

D.木棒在豎直方向的簡諧運動可類比于豎直方向的彈簧振子，設(shè)木棒長度為L,叵復(fù)

力系數(shù)為k,平衡位置忖木棒重心在水面下方入％,貝!有

JL人

pgS\-+^=Mg

木棒重心在平衡位置上方最大位移A處時

(L

Mg-F?=Mg-pgS一■FA.r-A=kA

120>

木棒重心在平衡位置下方最大位移A處時

耳一(

Mg=pgS4+8+A-Mg=kA

可解得

k=pgS

A-X

2pSg

D正確。

故選CD。

12.A

試卷第19頁，共23頁

【詳解】A.擺球在8點處，速度最大，細線拉力也最大，故A正確;

B.擺球在8點處，速度最大，回復(fù)力為零，故B錯誤；

C.擺球在擺動過程中，最高點A、C處速度為零，回復(fù)力最大，合力不為零，故C錯

誤；

D.擺球受到重力、拉力兩個力的作用，故D錯誤。

故選A,

13.B

【詳解】AB.帶正電小球受到的電場力和重力合力大小為

F'=qE+mg=3mg

電場力和重力合力沿斜面方向的加速度為

F"'sina3

4一二------=”

min2

則擺球的擺動周期為

故A錯誤，B正確；

C.擺球做圓周運動，擺球經(jīng)過平衡位置時回復(fù)力為零，但合力不為零，故C錯誤；

D.擺球剛釋放時的回復(fù)力大小為

13

F=Ffsinasin0=31ngx—xsin。=Qm8sin0

故D錯誤。

故選B。

14.(1)F=—詈x,說明見解析；(2)T=2噂;(3)小=3〃織-2〃i*cosO

【詳解】(1)在0很小時

sing之土

L

由幾何關(guān)系可得，單擺的回復(fù)力為

F=-mgsin3?

負號表示回復(fù)力方向與位移方向相反，由于小球質(zhì)量勿、擺長心重力加速度g都為定

值，令

k號

則

試卷第20頁，共23頁

F=-kx

故單擺在擺角很小的情況下的運動為簡諧運動；

(2)由(1)的分析可知

k=整

I

單擺在擺角很小的情況下為簡諧運動，故單擺的周期公式為

(3)設(shè)擺球在最低點時的速度為*由動能定理可得

mg(L-Lcos6)=—m\r

2

設(shè)在最低點時細線的拉力為尸，根據(jù)牛頓第二定律可得

F-mg=—

聯(lián)立解得

F'=3mg-2mgcos0

15.(1)10m/s2；(2)0.0435N；(3)0.0032J

【詳解】(I)擺球在一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過最低點，對應(yīng)兩次細線拉力達到最大值，住圖

乙可知單擺的周期為

7=0.8m=2噂

解得當?shù)氐闹亓铀俣却笮?/p>

g=1()m/s2

(2)擺球在A點時，細線拉力大小為

Fmin=mgcos6=0.498N

解得

mg=0.5N

擺球在八點時回復(fù)力的大小為

電sin0=0.0435N

(3)設(shè)擺球在B點時速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有

v2

Fmax-mg=m-

擺球運動過程中的最大動能為

試卷第21頁，共23頁

/=5加=3（￡皿—〃，g）L=0.0032J

16.B

【詳解】由圖乙可知，該單擺恰好擺動2.5個周期，故滿足

—5T1=—L

2v

單擺周期公式為

聯(lián)立解得該單擺的等效擺長為

;上

25//

B正確。

17.C

【詳解】根據(jù)題意，由圖可知

由單擺周期公式丁=2］后可得

%二I乙

由于單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，無法確定擺球質(zhì)量關(guān)系。

,..........*?????*?...............■>?F/

0102030405060708090100

CD##DC

【詳解】（I）①［I］擺線懸點應(yīng)固定，擺線應(yīng)選擇質(zhì)量小、不易伸長的細絲線，擺球應(yīng)選

擇體積小、質(zhì)量大的鐵球。

故選B。

試卷第22頁，共23頁

②[2]擺球直徑為

d=\1mnn-0.1mmx4=11.4mm=1.14cm

T

得

事

g

圖線斜率為

,4乃24.00

得

g=9.72m/s2

（2）[5]AB.測量擺長引起的誤差和描繪圖線引起的誤差是由于不穩(wěn)定隨機因素造成,

屬「偶然誤差，AB錯誤;

CD.擺線具有伸縮性和手機測量周期引起的誤差是由于儀器不完善、測量方法不準確

等因素造成，屬于系統(tǒng)誤差，CD正確。

故選CDo

4/L

19.-ABA

【詳解】（1）根據(jù)單擺周期公式

T=

得重力加速度N的表達式為

4JT2L

S-

試卷第23頁，共23頁

（2）方案2測得的重力加速度g結(jié)果有一定的誤差，產(chǎn)生誤差的主要原因有鐵鎖的重

心不方便確定，所以擺長不準；方案2是用長度為100厘米左右的細線和一把鐵鎖，制

成?個單擺，而該同學(xué)找到?把量程為30cm的刻度尺，所以測量擺長的刻度尺量程太

小，會導(dǎo)致測擺長時多次移動產(chǎn)生了一定的誤差。

故選ABO

（3）當0A間細線長度分別為乙、乙時，測得相應(yīng)單擺的周期為（，T2,設(shè)A點到鐵

鎖重心的距離為/,根據(jù)公式

可解得

4叫「右）

故選A。

20.A

【詳解】CD.B、C做受迫振動，振動周期都與A的周期相同，故CD錯誤;

AB.根據(jù)單擺周期公式

可知C單擺的固有周期等于A單擺的周期，則C的振幅比B的大，故A正確，B錯誤。

故選A。

21.B

【詳解】A.驅(qū)動擺不僅把振動形式傳播給其它單擺，同時也把能量傳遞給其它單擺,

故A錯誤；

BD.如果驅(qū)動擺的擺長為￡,根據(jù)單擺的周期公式有

試卷第24頁，共23頁

而其它單投都做受迫振動，故振動周期都等于驅(qū)動擺的周期2n振動頻率也都等于

驅(qū)動擺的頻率，故B正確，D錯誤；

C.某個單擺擺動過程中多次通過同?位置時，速度大小相等但方向可能不同；根據(jù)

F=-kx

可得加速度

Fkx

a=—=--

tnm

所以加速度一定相同，故c錯誤。

故選B。

22.C

【詳解】A.由題意可知阻尼器做受迫振動，振動頻率與大樓的振動頻率相同，故A錯

誤；

B.阻尼器的振動頻率取決于大樓的振動頻率，與自身的固有頻率無關(guān)，故B錯誤；

C.由題意可知，大樓對阻力器的力與阻尼器對大樓的力為一對相互作用力，根據(jù)叵復(fù)

力

F=-kx

可知阻尼器擺動后，擺動方向始終與大樓的振動方向相反，故C正確；

D.阻尼器的擺動幅度會受到風力的影響，故D錯誤。

故選C。

23.B

【詳解】AB.由題中觀點可知，施工機械振動頻率與大廈固有頻率比較接近時，該大

廈發(fā)生了共振，不是簡諧振動，由共振規(guī)律可知，當機械振動頻率與大廈固有頻率差別

越大，其振幅越小，A錯誤，B正確；

C.安裝阻尼器能起到減震作用，其原理是阻尼器能改變大原的固有頻率，但可能在其

他施工機械振動時發(fā)生共振，故不能杜絕共振，c錯誤；

D.根據(jù)題意，則通過增、減建筑物的?定層高，可改變大廈的固有頻率，可以顯著減

輕大廈晃動情況，D錯俁。

故選B。

24.BD

【詳解】AB.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min,則當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周

期為

試卷第25頁，共23頁

2冗U^s=0.25s

T=—

CD

它的振動頻率為

/=-=—Hz=4Hz

T0.25

故A錯誤，B正確;

C.由于轉(zhuǎn)速為240r/min時的頻率大于振子的固有頻率，當轉(zhuǎn)速增大時，振動頻率增大,

彈簧振子的振幅減小，故C錯誤；

D.當搖把轉(zhuǎn)動的頻率減小到接近彈簧振子的頻率時，彈簧振了?的振幅增大，故D正確。

故選BDo

25.C

【詳解】A.以豎直向上為正方向，，=ls到/=2s小球從最低點向平衡位置振動，偏離

平衡位置位移方向為負.大小正在減小，由

4=-kx

可知所受的回復(fù)力減小，方向為x軸正向，故A錯誤；

B./=2s到/=3s小球從平衡位置向最高點振動，小球可能會經(jīng)過彈簧的原長，則彈簧

彈性勢能可能先減小后漕大，故B錯誤；

C.若圓盤以30r/min勻速轉(zhuǎn)動，其周期為

7^7=-=—min=2s

年n30

小球振動達到穩(wěn)定時其振動的周期等于驅(qū)動的周期為2s,故C正確：

D.由圖乙可知，小球振動的固有周期為

鼠=4s

若圓盤正以30r/min勻速轉(zhuǎn)動時，有

4</=4s

欲使小球振幅增加則要港大驅(qū)動力的周期,可使圓盤轉(zhuǎn)速適當減小，故D錯誤。

故選C。

機械波一課本情境與練習(xí)

【課本情境】（選擇性必修一P62）

試卷第26頁，共23頁

演示）

觀察繩波的產(chǎn)生和傳播

如圖3.14，取一條較長的軟繩，用手握住一曲拉平后

向上抖動一次，可以看到繩上形成一個凸起部分，這個凸

起部分向另一端傳去。向下抖動一次，可以看到繩上形成

一個凹下部分，這個凹下部分也向另一端傳去。連線向上、

向下抖動長繩,，可以看到一列波產(chǎn)生和傳播的情形。

圖3.1-1沿姆住搭的被

在繩上做個紅色標記，在波傳播的過程中，這個標記

怎樣運動？它是否隨著波向暹的另一端移動？

【情境練習(xí)】

1.手持軟繩的一端。點在修直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成沿水

平傳播的簡諧波，P、。為繩上的兩點，U0時。點由平衡位置出發(fā)開始振動，至〃時

刻恰好完成兩次全振動,繩上0Q間形成如圖所示的波形（。點之后的波形未畫出），

A.〃時刻之前Q點始終靜止B."時刻。點運動方向向上

C.〃時刻尸點剛好完成一次全振動D.廠0時刻。點運動方向向下

2.振源A從。時刻開始帶動細