高中物理机械振动练习题(含答案)

试卷第1页，共4页 高中物理机械振动练习题（含答案）

一、单选题

1．如图，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距20cm。小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点。下列说法正确的是（ ）

A．小球振动的周期为2.0s

B．小球振动的振幅为0.2m

C．小球的位移一时间关系为0.1sin2m2xt

D．5s末小球位移为-0.1m

2．简谐运动属于下列哪种运动（ ）

A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动

C．匀变速运动 D．非匀变速运动

3．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，弹簧振子的速度相同

C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动

D．在t＝0.6s时，弹簧振子有最小的位移

4．一质点做简谐振动，其位移x与时间t的关系曲线如图。由图可知（ ） 试卷第2页，共4页 A．质点振动的频率是4Hz

B．质点振动的振幅是4cm

C．在t=3s时，质点的速度为最大

D．在t=4s时，质点所受的回复力为零

5．做简谐运动的物体，回复力和位移的关系图是（ ）

A． B．

C． D．

6．当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是（ ）

A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等

B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功

C．振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力提供

D．振子在运动过程中，系统的机械能守恒

7．为使简谐运动单摆的周期变长，可采取以下哪种方法（ ）

A．振幅适当加大 B．摆长适当加长

C．摆球质量增大 D．将单摆从上海移到北京

8．做简谐振动的物体经过与平衡位置对称的两个位置时，可能相同物理量是（ ）

A．位移 B．速度 C．加速度 D．回复力

二、多选题

9．弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动，把小钢球从平衡位置向左拉一段距离，放手让其运动，从小钢球第一次通过平衡位置时开始计时，其振动图像如图所示，下列说法正确的是（ ） 试卷第3页，共4页

A．在t0时刻弹簧的形变量为4 cm

B．钢球振动半个周期，回复力做功为零

C．钢球振动一个周期，通过的路程等于10 cm

D．钢球振动方程为y＝5sin πt cm

10．如图所示，摆长为1m的单摆做小角度的摆动，振动过程的最大位移为6cm，不计空气阻力，重力加速度22πm/sg，从摆球向右通过最低点开始计时，则从1.0st到2.0st的过程中（ ）

A．摆球的重力势能先减小后增大 B．摆球的动能先减小后增大

C．摆球振动的回复力先减小后增大 D．摆球的切向加速度先增大后减小

11．弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O开始计时，经过0.3 s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2 s，振子第二次经过P点，则到该振子第三次经过P点可能还需要多长时间（ ）

A．13s B．1.0 s C．0.4 s D．1.4 s

第II卷（非选择题）

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三、解答题

12．如图甲所示，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m=0.1kg的小球，小球静止时弹簧试卷第4页，共4页 伸长量为10cm。现使小球在竖直方向上做简谐运动，从小球在最低点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移x随时间t变化的规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。

（1）写出小球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式；

（2）求出小球在0～15s内运动的总路程和15s时刻所在的位置；

（3）小球运动到最高点时，弹簧的伸长量为8cm，求此时小球加速度的大小。

答案第1页，共5页 参考答案：

1．C

【详解】A. 小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点，则小球振动的周期为T=1.0s，选项A错误；

B. 由题意可知，小球振动的振幅为A=0.1m，选项B错误；

C. 小球经过B点时开始计时，且

2=2rad/sT

则小球的位移-时间关系为

0.1sin2m2xt

选项C正确；

D. 5s末小球回到B点，则位移为0.1m，选项D错误。

故选C。

2．D

【详解】做简谐运动的物体速度随时间周期性变化，根据

kaxm

可知加速度随位移变化而变化，而位移随时间周期性变化，加速度也作周期性变化，是非匀变速运动，故D正确，ABC错误。

故选D。

3．C

【详解】A．在t＝0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大，加速度为负向最大，A错误；

B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的位移相同，说明弹簧振子在同一位置，速度大小相等，方向相反，B错误；

C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子的位移增大，加速度增大，速度减小，所以弹簧振子做加速度增大的减速运动，C正确；

D．在t＝0.6s时，弹簧振子的位移为负向最大，D错误。

故选C。

4．C

【详解】A．由位移x与时间t的关系曲线可知周期为

4sT 答案第2页，共5页 频率为

Hz114Tf

故A错误；

B．质点的振幅等于振子的位移最大值，由位移x与时间t的关系曲线可知振幅为

2cmA

故B错误；

C．在t=3s时，由图可知位移为零，回复力为零，质点加速度为零，质点的速度为最大，故C正确；

D．在t=4s时，由图可知位移最大，由公式

Fkx

可知质点所受的回复力最大，故D错误。

故选C。

5．D

【详解】回复力和位移的关系式Fkx＝-，图像为过原点的直线且过二、四象限。

故选D。

6．D

【详解】A．振子在平衡位置两侧往复运动，速度相同的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点，这时弹簧长度明显不等，故A错误；

B．振子由最低点向平衡位置运动的过程中，弹簧对振子施加的力指向平衡位置，做正功，故B错误；

CD．振子运动过程中的回复力由弹簧振子所受合力提供，且运动过程中机械能守恒，故C错误，D正确。

故选D。

7．B

【详解】根据单摆的周期公式

2πLTg

可知为使简谐运动单摆的周期变长，可以适当增加摆长L或减小重力加速度g，而上海的纬度比北京的纬度低，所以将单摆从上海移到北京会使g增大。综上所述可知ACD错误，B答案第3页，共5页 正确。

故选B。

8．B

【详解】A．位移大小相同，方向不同，则位移不相同，选项A错误；

B．速度大小相同，方向可能相同，也可能相反，即速度可能相同，选项B正确；

C．根据kxam，则加速度大小相同，方向相反，即加速度不同，选项C错误；

D．根据F=-kx可知，回复力大小相同，方向相反，即回复力不同，选项D错误。

故选B。

9．ABD

【详解】A．弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动，位于平衡位置时弹簧的形变量为零，由图知t0时刻在平衡位置的右侧距离平衡位置为4cm处，则弹簧的形变量等于4cm，故A正确；

B．经过半个周期后，振子的速度大小相等，动能变化为零，根据动能定理知回复力做功为零，故B正确；

C．钢球振动一个周期，通过的路程

s＝4A＝4×5 cm＝20 cm

故C错误；

D．由振动图像可以看出钢球的振动周期T＝2s，振幅A＝5cm，角频率

ω＝2T＝πrad/s

则钢球振动方程为

y＝A sin ωt＝5sinπt cm

故D正确。

故选ABD。

10．BD

【详解】AB．单摆振动周期

22sLTg

从1.0st到2.0st的过程为小球经过最低点向左振动到最左端再回摆到最低点的过程，此过程小球的重力势能先增大后减小，小球的动能先减小后增大，故A错误，B正确； 答案第4页，共5页 C．摆球振动的回复力先增大后减小，故C错误；

D．摆球在最低点切向加速度最小，因此摆球的加速度先增大后减小，故D正确。

故选BD。

11．AD

【详解】假设振子从平衡位置开始向右运动，当P点在右侧时，由题意可知

10.20.3ss=0.4s42T

该振子第三次经过P点还需要的时间为

1120.32s=1.4s4Tt

当P点在左侧时，由题意可知

230.20.3ss=0.4s42T

可得

21.6s3T

该振子第三次经过P点还需要的时间为

2210.2ss3tT

AD正确。

故选AD。

12．（1）2coscm2xt ；（2）30cm，在平衡位置；（3）2m/s2

【详解】（1）由振动图象可知振子的振幅

A=2cm

周期

T=4s

则

22rad/s=rad/s42T

则小球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式为

2cos2coscm2xtt

（2）因为 答案第5页，共5页 315s34T

则小球在0～15s内运动的总路程为

33430cm4sA

t=15s时刻小球的位置坐标

x=0

即小球在平衡位置处。

（3）小球静止时处于平衡状态，有

1mgkx

解得

0.1N/cmk

根据牛顿第二定律

2mgkxma

解得

22m/sa