高考模拟理综物理选编机械运动解析版.docx

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1、乐陵一中机械运动一、单选题（本大题共5 小题，共30 分）1.如图甲所示，弹簧振子以O 点为平衡位置， 在 M、N 两点之间做简谐运动振子的位移 x 随时间 t 的变化图象如图乙所示下列判断正确的是（）A. 0.4s时振子的加速度为零B. 0.8 s 时振子的速度最大C. 0.4 s 和 1.2 s时振子的加速度相同D. 0.8s和 1.6 s 时振子的速度相同（ 2019 物理备课组整理） B（备课组长指导）解： A、由图象乙知，t=0.4s 时，振子的位移最大，根据F=-kx 可知，回复力最大，则加速度最大，故A 错误；B、由图象乙知，t=0.8s 时，振子经过平衡位置，所以速度最大，故B

2、 正确；C、由图象乙知t=0.4s 和 t=1.2s 时，振子分别位移正的最大位移处与负的最大位移处，所以加速度大小相同，方向相反，故C 错误；D 、由图乙可知， 0.8s 时刻振子运动的方向沿负方向，而1.6 s 时时刻振子运动的方向沿正方向，所以振子的速度大小相等，但方向相反，故D 错误；故选： B由图象可知振动的周期和振幅，振子向平衡位置运动的过程中，速度增大， 加速度减小，回复力 F=-kx，再结合牛顿第二定律判断加速度的方向该题考查了弹簧振子的振动图象， 会判断振子的速度和加速度的变化， 注意振动图象与波动图象的区别，难度不大，属于基础题2. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图象关于

3、质点的运动情况，下列描述正确的是（）A. t=1.5s时，质点正沿x 轴正方向运动B. t=1.5 s时，质点的位移方向为x 轴负方向C. t=2 s时，质点的速度为零D. t=2s时，质点的加速度为零（ 2019 物理备课组整理）D（备课组长指导）解： A、在 t=1.5 s时刻，图象切线的斜率为负，说明质点是从x 的最大位移处向平衡位置方向运动的，运动的方向沿x 的负方向，故A 错误B、由图可知，1.5s 末质点的位移大于0，质点的位移方向为x 轴正方向，故B 错误C、由图可知，在t=2s 时刻，质点的位移为0，则速度为最大，故C 错误D 、由图可知，在t=2s 时刻，质点的位移为0，则恢

4、复力等于0，根据牛顿第二定律可知加速度等于0，故 D 正确故选： D根据位移时间图象的斜率等于速度， 分析质点的速度方向 质点通过平衡位置时速度最大，加速度最小；通过最大位移处时加速度最大由振动图象可以读出周期、振幅、位移、速度和加速度及其变化情况，是比较常见的读第 1页图题3. 如图，弹簧振子在 M、N 之间做简谐运动以平衡位置O 为原点，以向右为正方向建立Ox 轴若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为（）A.B.C.D.（ 2019 物理备课组整理）B（备课组长指导）解：由题意：设向右为x 正方向，振子运动到N 点时，振子具有正方向最大位移， 所以振子运动到N 点时开始计时振动图象应是余

5、弦曲线，故 B 正确， ACD错误故选： B当振子运动到N 点时开始计时，分析此时振子的位置，即确定出t=0 时刻质点的位置，即可确定位移时间的图象本题在选择图象时，关键研究t=0 时刻质点的位移和位移如何变化4. 弹簧振子做机械振动， 若从平衡位置 O 开始计时， 经过 0.3s时，振子第一次经过 P点，又经过了 0.2s，振子第二次经过为（ ）P 点，则该振子第三次经过P 点是所需的时间A.1.6sB.1.1sC. 0.8sD. 0.33s（ 2019 物理备课组整理）D（备课组长指导）解：若从子的振动周期为O 点开始向右振子按下面路线振动，作出示意图如图，则振T1=4（ 0.3+ 0.2

6、） s=1.6s，则该质点再时间t1=T-0.2s=1.4 s，经第三次经过P 点若振子从O 点开始向左振动，则按下面路线振动，作出示意图如图，设从 P 到 O 的时间为t，则 0.2+t=解得： t=s则周期 T=4（+0.1）s=s则该质点再时间t2=T-0.2s= s 0.33s，经第三次经过P 点故 D 正确， ABC 错误故选： D分析质点可能的运动情况，画出运动轨迹，确定周期，即一次全振动所用的时间，再确定经过多长时间质点第三次经过P 点本题关键画出质点的运动轨迹，分析时间与周期的关系，一定注意振动方向的不定性，据此分类分析振动方向5. 关于弹簧振子的位置和路程，下列说法中正确的是

7、（）A. 运动一个周期，位置一定不变，路程一定等于振幅的4 倍B. 运动半个周期，位置一定不变，路程一定等于振幅的2 倍C. 运动 个周期，位置可能不变，路程等于振幅的3 倍D. 运动一段时间位置不变时，路程一定等于振幅的4 倍（ 2019 物理备课组整理） A（备课组长指导） 解： A、运动一个周期内，振子完在一次全振动，回到起始位置，故位置一定不变，所有的点都经过两次，路程是振幅的4 倍，故 A 正确；B、当振子从一端开始运动，经过半个周期，则振子恰好到达另一端点，故位置变化，故 B 错误；C、若从最大位置到平衡位置的中间某点开始运动，运动 周期时由于速度不是均匀的路程并不等于振幅的3 倍

8、，故 C 错误；D 、只有振子振动一个周期时，路程才等于振幅4 倍，若回到出发点，但速度反向，则不是一个周期，故路程不等于振幅的4 倍，故 D 错误；故选 A振子在一个周期内完成一次全振动，根据振动的可能情况分析各项的正误对于简谐运动要注意振动的周期性及速度的变化， 明确周期的含义： 只有振子回到出发点，且速度方向相同的才是一个周期二、多选题（本大题共4 小题，共24 分）6.如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、 E 摆长相等先让 A 摆振动起来， 其他各摆随后也跟着振动起来，则（）A. 其它各摆摆动周期跟A 摆相同B. 其它各摆振动振幅大小相同C. 其它各摆振动振幅大小不相同，E

9、 摆振幅最大D. 其它各摆振动周期大小不同，D 摆周期最大（ 2019 物理备课组整理）AC（备课组长指导）解： A 摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于A 摆的摆动频率，振动周期都等于A 摆的振动周期，而由于A、 E 摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则E 摆出现共振现象，振幅最大；故AC 正确，BD 错误；故选： AC5 个单摆中，由A 摆摆动从而带动其它4 个单摆做受迫振动，则受迫振动的频率等于A摆摆动频率，当受迫振动的中固有频率等于受迫振动频率时，出现共振现象，振幅达到最大受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共

10、振现象7. 如图所示，物体 A 放置在物体 B 上，B 与一轻弹簧相连，它们一起在光滑水平面上以O 点为平衡位置做简谐运第 3页动，所能到达相对于无相对运动已知物体O 点的最大位移处分别为 A 的质量为 m，物体P 点和 Q 点，运动过程中A、B 之间B 的质量为M，弹簧的劲度系数为k，系统的振动周期为T，振幅为L，弹簧始终处于弹性限度内下列说法中正确的是（）A.物体B 从 P 向O 运动的过程中，A、 B 之间的摩擦力对A 做正功B.物体B 处于PO 之间某位置时开始计时，经T 时间，物体B 通过的路程一定为LC.当物体B 的加速度为a 时开始计时，每经过T 时间，物体B 的加速度仍为aD.

11、 当物体B 相对平衡位置的位移为x 时， A、 B 间摩擦力的大小等于（ 2019 物理备课组整理）ACD（备课组长指导）解： A、物体 B 从擦力水平向右，A、 B 之间的摩擦力对P 向 O 运动的过程中，加速度指向A 做正功，故A 正确；O，B 对A 的摩B、物体B 处于PO之间某位置时开始计时，经时间，通过的路程不一定不一定是L，只有物体从最大位移处或平衡位置开始计时，物体B 通过的路程才为L ，故B 错误；C、物体 B 和 A 整体做简谐运动，根据对称性，当物体B 的加速度为a 时开始计时，每经过 T 时间，物体B 的加速度仍为a，故 C 正确；D 、对整体， A、 B 间摩擦力的摩擦

12、力大小，故D 正确；故选：ACDA 和 B-起在光滑水平面上做往复运动，一起做简谐运动根据牛顿第二定律求出体的加速度，再以 A 为研究对象，求出 A 所受静摩擦力在简谐运动过程中，AB 整B 对 A 的静摩擦力对A 做功；本题中两物体一起做简谐运动，都满足简谐运动的特征：与位移方向间的关系判断做什么功F=-kx，回复力做功可根据力8. 如图所示，物体 A 与滑块 B 一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B 之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k， A、B 的质量分别为m 和 M ，下列说法正确的是（）A. 物体 A 的回复力是由滑块 B 对物体 A 的摩擦力提供B. 滑块 B 的回复力是由弹

13、簧的弹力提供C. 物体ABk与滑块 （看成一个振子）的回复力大小跟位移大小之比为D. 物体 A 的回复力大小跟位移大小之比为kA BA BE. 若、 之间的最大静摩擦因数为，则、 间无相对滑动的最大振幅为（ 2019 物理备课组整理） ACE（备课组长指导） 解： A、A 做简谐运动时回复力是由滑块B 对物体 A 的摩擦力提供，故 A 正确B、物体 B 作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A 对 B 的静摩擦力的合力提供，故B 错误C、物体 A 与滑块 B（看成一个振子）的回复力大小满足F =-kx，则回复力大小跟位移大小之比为 k故 C 正确D 、设弹簧的形变量为x，根据牛顿第二定律得到整体的加

14、速度为：a=对 A：f=ma=，可见，作用在A 上的静摩擦力大小f，即回复力大小与位移大小之比为：故 D 错误；E、据题知，物体间的最大摩擦力时，其振幅最大，设为A以整体为研究对象有：kA=（ M+m） a以 A 为研究对象，有牛顿第二定律得：mg=ma联立解得： A=故 E 正确故选： ACEA 和 B-起在光滑水平面上做简谐运动，物体A 的回复力是由滑块B 对物体 A 的摩擦力提供，滑块B 的回复力是由弹簧的弹力和A 对 B 的摩擦力的合力提供回复力满足：F=-kx以 A 为研究对象， 根据牛顿第二定律求出 AB 无相对滑动时最大加速度， 再对整体，由牛顿第二定律求出最大振幅明确最大振幅时

15、，物体间的摩擦力最大，灵活利用整体法和隔离法解题是关键要知道简谐运动的基本特征是 F=-kx，但 k 不一定是弹簧的劲度系数9. 甲乙两位同学分别使用图 1 所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，下面关于两图线的说法中正确的是（）A. 甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小B. 甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小C. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙D. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v乙=2v甲（ 2019 物理备课组整理） AC（备课组长指导） 解：

16、 A、由图可知，甲的振动幅度较大，乙的幅度较小；故A 正确；B、两摆由于摆长相同，则由单摆的性质可知，两摆的周期相同；故B 错误；C、由图可知， 甲的时间为2T，乙的时间为4T；则由 v= 可知， 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v 甲=2 v 乙 ；故 C 正确， D 错误；故选： AC由振幅的大小可明确砂摆的振动幅度；单摆的摆动具有等时性，甲图时间短，乙图时间长，根据v= 判断速度大小关系本题考查单摆的性质，要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度；与振幅等无关三、填空题（本大题共1 小题，共5 分）第 5页10. 某单摆及其振动图象如图所示，取22g=9.8m/s，

17、=9.8，根据图给信息可计算得摆长约为 _；t=5s 时间内摆球运动的路程约为_（取整数）；若在悬点正下方O处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且=，则摆球从 F 点释放到第一次返回 F 点所需时间为 _s。（ 2019 物理备课组整理） 1m； 0.30m； 1.5（备课组长指导）解：由图可知，单摆的周期是2s，根据单摆的周期公式T=，代入数据解得：L=1m由图可知，该单摆的振幅为3cm=0.03m，在一个周期内摆球的路程为内，摆球的路程：s=2.5 4A=100.03=0.30m4A，则在5s=2.5T若在悬点正下方O处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且=，则摆球在O右侧的周期：T =s由于在悬点正

18、下方O处有一光滑水平细钉后两侧的周期不同，特点可知， 在悬点正下方 O处有一光滑水平细钉后， 当摆球从 F 点释放到第一次返回 F 点需要两个两侧的不同单摆的各半个周期，所以：t=1.5s故答案为： 1m， 0.30m， 1.5已知单摆周期与当地的重力加速度，由单摆周期公式的变形公式可以求出摆长；根据位移情况分析摆球的位置以及路程。本题考查基本的读图能力。 对于简谐运动的图象， 表示是振动质点相对于平衡位置的位移随时间的变化情况，可直接读出周期、振幅和速度、加速度的方向及其变化情况。四、实验题探究题（本大题共2 小题，共25 分）11. 在“利用沙摆描绘振动图象”的实验中，将细沙倒在漏斗中，当

19、细沙漏出的同时，让沙摆摆动起来，一段时间后，形成的长条形沙堆如图1 所示：两边高且粗，中间低且细。如果在沙摆摆动的同时匀速拉动下方纸板（纸板上的虚线O1O2 位于沙漏静止时的正下方），则一段时间后，形成如图2 所示的曲线沙堆。分析可知，曲线沙堆在与虚线 O1O2 垂直距离 _（选填“近”或“远”）的位置低且细。图 3 为图 2 中纸板上曲线沙堆的俯视图，沿沙摆振动方向建立x 轴，沿 O1O2 方向建立 t 轴，就利用沙堆曲线得到了沙摆的振动图象。请说明为什么要匀速拉动下方纸板。 _（ 2019 物理备课组整理） 近；只有拉动木板的速度恒定时，木板的位移与时间成正比，这样建立的位移轴才可以代表时

20、间轴。（备课组长指导） 解：（ 1）单摆在摆动的过程中是变速运动，经过平衡位置的速度最大，最大位移处的速度为 0；在相同的时间内漏下的沙子一样多，但在平衡位置附近速度大，经过的距离长，故漏下的沙子低且细；（ 2）只有拉动木板的速度恒定时，木板的位移与时间成正比，这样建立的位移轴才可以代表时间轴。答：（ 1）曲线沙堆在与虚线 O1O2 垂直距离近的位置低且细；（ 2）只有拉动木板的速度恒定时，木板的位移与时间成正比，这样建立的位移轴才可以代表时间轴。（ 1）单摆在摆动的过程中是变速运动，经过平衡位置的速度最大，最大位移处的速度为 0；（ 2）当速度一定时，时间和位移成正比。解决本题的关键是要知道

21、单摆的运动是变速运动，同时要掌握在呈线性关系的情况下，可以用时间轴来代替位移轴。12.如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、 b 两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动， 振幅为 A0，周期为 T0当物块向右通过平衡位置时， a、b 之间的粘胶脱开； 以后小物块 a 振动的振幅和周期分别为 A 和 T，则 A _ A0（填“”“”“=”）， T _ T0（填“”“”“=”）（ 2019 物理备课组整理）；（备课组长指导）解：当物块向右通过平衡位置时a、b 之间的粘胶脱开，a 向右做减速运动， b 向右匀速运动，弹簧振子总的机械能将减小，振幅减小，即有

22、AA0根据弹簧振子简谐运动的周期公式T=2，知振子的质量减小，周期减小，则有TT0故答案为：，弹簧振子做简谐运动，系统的机械能与振幅有关，机械能越大，振幅越大根据弹簧振子简谐运动的周期公式T=2，分析周期的变化本题关键要抓住弹簧振子的振幅与机械能的关系，掌握弹簧振子的周期公式T=2，并能用来进行分析五、计算题（本大题共4 小题，共48 分）13. 弹簧振子以 O 点为平衡位置，在 B、C 两点间做简谐运动，在 t=0 时刻，振子从 O、 B 间的 P 点以速度 v 向 B点运动；在 t=0.2s 时，振子速度第一次变为 -v；在 t=0.5s 时，振子速度第二次变为-v（ 1）求弹簧振子振动周

23、期 T；（ 2）若 B、C 之间的距离为 25cm，求振子在 4.0s 内通过的路程；（ 3）若 B、C 之间的距离为 25cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象（ 2019 物理备课组整理） 解：（ 1）根据弹簧振子简谐运动的对称性可得：T=0.5 2 s=1.0 s（ 2）若 B、 C 之间距离为 25 cm，则振幅 A= 25 cm=12.5 cm振子 4.0 s内通过的路程s= 412.5 cm=200 cm第 7页1 秒钟每（ 3）根据 x=Asin t， A=12.5 cm， = =2得 x=12.5sin 2t（ cm）振动图象为答：（ 1）弹簧振

24、子振动周期T 是 1.0s；（ 2）若 B、 C 之间的距离为 25cm，振子在 4.0s 内通过的路程是 200cm；（ 3）弹簧振子位移表达式为 x=12.5sin 2t（ cm），画出弹簧振子的振动图象如图（备课组长指导）在 t=0 时刻，振子从OB 间的 P 点以速度v 向 B 点运动，经过0.2s它的速度大小第一次与v 相同，方向相反，再经过0.5s 它的速度大小第二次与v 相同，方向与原来相反，质点P 运动到关于平衡位置对称的位置，求出周期由 B、 C 之间的距离得出振幅，从而求出振子在4.0s 内通过的路程由 B、 C 之间的距离得出振幅，结合振子开始计时的位置，写出振子位移表达

25、式，画出弹簧振子的振动图象本题在于关键分析质点P 的振动情况， 确定 P 点的运动方向和周期 写振动方程时要抓住三要素：振幅、角频率和初相位14. 一列简谐波沿 +x 轴方向传播， t0=0 时刻波的图象如图，此刻波刚好传播至 xl=10m 处，在此后 2s 时间内x1=10m 处的质点通过的总路程是 20cm求：波沿 x 轴传播速度 v； x轴上 x2 =16m处的质点何时开始振动？开始振动时的方向如何？（ 2019 物理备课组整理） 解：根据波形图可知，波长=8m，2s 时间内 x1=10m 处的质点通过的总路程是20cm，而 20cm=4A，所以 T=2s，则 v=；波从 x1=10m

26、传到 x2=16m 处的时间 t=，波沿 +x 轴方向传播， 则 xl=10m 处质点开始振动是沿y 轴正方向， 所以 x2=16m 处的质点开始振动时沿 y 轴正方向答：波沿 x 轴传播速度 v 为 4m/s； x 轴上 x2=16m 处的质点在 t=1.5s 时开始振动，开始振动时的方向沿y 轴正方向（备课组长指导） 根据波形图求出波长，根据2s时间内 x1=10m 处的质点通过的总路程是 20cm，求出周期，根据 v= 求解波速；根据 t=求出波从 x1=10m 传到 x2=16m 处的时间，根据波的传播方向判断出xl=10m处质点开始振动的方向，从而判断轴上x2=16m 处的质点开始振

27、动时的方向解决本题的关键知道各点的起振方向相同，以及知道波速、波长、周期的关系，难度不大，属于基础题215.如图所示一个摆长为L=10/ 米的单摆，摆球质量为 m=0.1 千克，静止于平衡位置另有质量均为m=0.1 千克的小球n 个与摆球在同一高度且在同一直线上，以相同的速度v=4 米每秒向左运动，相邻两小球到达摆球平衡位置的时间间隔是一个小球与 球相撞后都和 球粘在一起共同运 （ 球和小球均 点，g=10m/s2）求：（ 1） 球 的最大高度（ 2）第 8 个小球与 球相撞后， 球的速度（ 3）第 n 个小球与 球相撞后 得的 能（ 2019 物理 整理）解： 的周期：T=2=2s=2 s

28、球碰撞后再回到平衡位置的 是1s，每次 球回到平衡位置 跟下一个小球碰撞（ 1）第一个小球碰撞后 量守恒定律， mv=2mv1 有 v1=以后的小球与 球碰撞后由于 量的增加速度逐 减小， 所以 球 的最大高度是第一个小球碰撞后22mgh=2mv1解得： h=0.2m（ 2）第二个小球与 球碰撞后 量守恒定律，2mv1-mv=3mv2v2=0 即碰后 球静止同理：第3、 5、 7、9个小球碰后， 球 ；第 2、 4、6、 8个小球碰后 球静止所以，第8个小球与 球相撞后， 球的速度是零v8=0（ 3）第 n 个小球与 球相撞后若 n 奇数： vn-1=0 量守恒定律，mv=（ n+1） mvn

29、解得： vn=此 的 能：Ek=（n+1） mvn2 = mv2（ n+1 ）=J若 n 偶数： ： vn=0 得的 能 零答：（ 1） 球 的最大高度 0.2m；（ 2）第 8 个小球与 球相撞后， 球的速度 0；（ 3）第 n 个小球与 球相撞后 得的 能 J（ 指 ） （ 1）根据 的周期公式，代入数据，求出周期，并根据 量守恒定律，与能量守恒相 合，即可求解；（ 2）根据 量守恒定律，从而可得出 ；（ 3） 第 n 个小球与 球相撞后，运用 量守恒定律，并通 能表达，即可求解考 周期公式的 用，涉及 量守恒定律、能量守恒定律、及 能表达式，并掌握 量守恒定律的条件判定，同 注意其矢量性

30、16. 取一根柔 的 性 ，将 的右端固定在 直 壁上， 的左端自由，使 于水平伸直状 从 的端点开始用彩笔每隔0.50m 一个点，依次 A、 B、 C、D如 所示 用振 装置拉着 子的端点A 沿 直方向做 运 ，若A 点起振方向向上， 0.1s 第一次达正向最大位移，此 C 点恰好开始起振， 子形成的波是横波 是 波？ 要 明判断依据，并求波速 多大；从 A 开始振 ， 多 J 点第一次向下达到最大位移？画出当 J 点第一次向下达到最大位移 的波形 象第 9页（ 2019 物理备课组整理） 解：绳子形成的波是横波 因为质点振动方向与波的传播方向垂直由题意知，波的周期T =0.4 s，波长为=

31、4m，所以波速v= =m/s=10m/s从A 开始振动，设经过时间t1，J 点开始起振方向向上，振动从A 传到J 所用时间为t1=s=0.45 s设 J 点向上起振后经t2 时间第一次到负向最大位移，则t 2= T=0.3 s，所以所求时间t=t1+t 2=0.75 s当 J 点第一次向下达到最大位移时，波形图象如图所示答：绳子形成的波是横波，因为质点振动方向与波的传播方向垂直波速为10m/s；从 A 开始振动，经0.75s 长时间 J 点第一次向下达到最大位移画出当J 点第一次向下达到最大位移时的波形图象如图所示（备课组长指导）根据质点的振动方向与波的传播的关系，确定是横波还是纵波从A 点开始振动到波传到 C 点所用时间为 t=0.1s，传播的距离为 x=250cm=1m，则可确定周期和波长，求出波速分析振动传播的过程，确定J 点第一次向下达到最大位移所用的时间当 J 点第一次向下达到最大位移时的波形图象，分析A 的位置，画出波形本题关键利用波在同一介质中匀速传播和质点起振方向与波源起振方向相同的特点求出波速