專題16 機(jī)械振動--最近10年（15-24年）高考物理真題分類匯編（全國通用）（解析版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

一、高考真題匯編的意義。1、增強(qiáng)高考考生的復(fù)習(xí)動力和信心；2、提高高考考生的復(fù)習(xí)效率；3、加深考生對知識點(diǎn)的理解和掌握。
二、高考真題匯編的內(nèi)容。1、高考試題收錄，涵蓋了考試的各個(gè)學(xué)科；2、答案解析，加深知識點(diǎn)理解和掌握；3、復(fù)習(xí)指導(dǎo)，提高復(fù)習(xí)效率。
三、高考真題匯編的重要性。高考真題匯編不僅可以提高考生的復(fù)習(xí)動力和信心，增強(qiáng)考生的復(fù)習(xí)效率，為高考復(fù)習(xí)提供了有力的支持。
最近10年（15-24年）高考物理真題匯編
專題16 機(jī)械振動
考點(diǎn)01 機(jī)械振動
一、單選題
1．（2024·北京·高考真題）圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個(gè)振動裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機(jī)振動過程中加速度a隨時(shí)間t變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是（）
A．時(shí)，彈簧彈力為0
B．時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方
C．從至，手機(jī)的動能增大
D．a(chǎn)隨t變化的關(guān)系式為
【答案】D
【詳解】A．由題圖乙知，時(shí)，手機(jī)加速度為0，由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為
A錯(cuò)誤；
B．由題圖乙知，時(shí)，手機(jī)的加速度為正，則手機(jī)位于平衡位置下方，B錯(cuò)誤；
C．由題圖乙知，從至，手機(jī)的加速度增大，手機(jī)從平衡位置向最大位移處運(yùn)動，速度減小，動能減小，C錯(cuò)誤；
D．由題圖乙知
則角頻率
則a隨t變化的關(guān)系式為
D正確。
故選D。
2．（2024·甘肅·高考真題）如圖為某單擺的振動圖像，重力加速度g取，下列說法正確的是（）
A．?dāng)[長為1.6m，起始時(shí)刻速度最大B．?dāng)[長為2.5m，起始時(shí)刻速度為零
C．?dāng)[長為1.6m，A、C點(diǎn)的速度相同D．?dāng)[長為2.5m，A、B點(diǎn)的速度相同
【答案】C
【詳解】由單擺的振動圖像可知振動周期為，由單擺的周期公式得擺長為
x-t圖像的斜率代表速度，故起始時(shí)刻速度為零，且A、C點(diǎn)的速度相同，A、B點(diǎn)的速度大小相同，方向不同。
綜上所述，可知C正確，故選C。
3．（2024·浙江·高考真題）如圖所示，不可伸長的光滑細(xì)線穿過質(zhì)量為0.1kg的小鐵球，兩端A、B懸掛在傾角為的固定斜桿上，間距為1.5m。小球平衡時(shí)，A端細(xì)線與桿垂直；當(dāng)小球受到垂直紙面方向的擾動做微小擺動時(shí)，等效于懸掛點(diǎn)位于小球重垂線與AB交點(diǎn)的單擺，重力加速度，則（）
A．?dāng)[角變小，周期變大
B．小球擺動周期約為2s
C．小球平衡時(shí)，A端拉力為N
D．小球平衡時(shí)，A端拉力小于B端拉力
【答案】B
【詳解】A．根據(jù)單擺的周期公式T=2πLg可知周期與擺角無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
CD．同一根繩中，A端拉力等于B端拉力，平衡時(shí)對小球受力分析如圖
可得
解得
故CD錯(cuò)誤；
B．根據(jù)幾何知識可知擺長為
故周期為
故B正確。
故選B。
4．（2024·河北·高考真題）如圖，一電動機(jī)帶動輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，輕桿一端固定在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動感光紙，感光紙上就畫出了描述光點(diǎn)振動的圖像．已知輕桿在豎直面內(nèi)長,電動機(jī)轉(zhuǎn)速為．該振動的圓頻率和光點(diǎn)在內(nèi)通過的路程分別為（）
A．B．C．D．
【答案】C
【詳解】紫外光在紙上的投影做的是簡諧振動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為
因此角頻率
周期為
簡諧振動的振幅即為輕桿的長度，12.5s通過的路程為
故選C。
5．（2024·遼寧·高考真題）如圖（a），將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，豎直向上為正方向建立x軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放，其在地球與某球狀天體表面做簡諧運(yùn)動的圖像如（b）所示（不考慮自轉(zhuǎn)影響），設(shè)地球、該天體的平均密度分別為ρ1和ρ2，地球半徑是該天體半徑的n倍。的值為（）
A．B．C．D．
【答案】C
【詳解】設(shè)地球表面的重力加速度為，某球體天體表面的重力加速度為，彈簧的勁度系數(shù)為，根據(jù)簡諧運(yùn)動的對稱性有
可得
可得
設(shè)某球體天體的半徑為，在星球表面，有
聯(lián)立可得
故選C。
6．（2024·福建·高考真題）某簡諧振動的圖像如圖所示，則以下說法正確的是（）
A．振幅B．頻率
C．時(shí)速度為0D．時(shí)加速度方向豎直向下
【答案】B
【詳解】AB．根據(jù)圖像可知，振幅為；周期為
則頻率為
故A錯(cuò)誤，B正確；
C．根據(jù)圖像可知，時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，此時(shí)速度最大，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)圖像可知，時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)向最大位置處，則此時(shí)加速度方向豎直向上，故D錯(cuò)誤。
故選B。
7．（2024·浙江·高考真題）如圖1所示，質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源，分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平桿上，間距為，豎直懸掛的觀測屏與小球水平間距為，小球和光源做小振幅運(yùn)動時(shí)，在觀測屏上可觀測小球影子的運(yùn)動。以豎直向上為正方向，小球和光源的振動圖像如圖2所示，則（）
A．時(shí)刻小球向上運(yùn)動B．時(shí)刻光源的加速度向上
C．時(shí)刻小球與影子相位差為D．時(shí)刻影子的位移為
【答案】D
【詳解】A．以豎直向上為正方向，根據(jù)圖2可知，時(shí)刻，小球位于平衡位置，隨后位移為負(fù)值，且位移增大，可知，時(shí)刻小球向下運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；
B．以豎直向上為正方向，時(shí)刻光源的位移為正值，光源振動圖像為正弦式，表明其做簡諧運(yùn)動，根據(jù)
可知，其加速度方向與位移方向相反，位移方向向上，則加速度方向向下，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)圖2可知，小球與光源的振動步調(diào)總是相反，由于影子是光源發(fā)出的光被小球遮擋后，在屏上留下的陰影，可知，影子與小球的振動步調(diào)總是相同，即時(shí)刻小球與影子相位差為0，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)圖2可知，時(shí)刻，光源位于最低點(diǎn)，小球位于最高點(diǎn)，根據(jù)直線傳播能夠在屏上影子的位置也處于最高點(diǎn)，影子位于正方向上的最大位移處，根據(jù)幾何關(guān)系有
解得
即時(shí)刻影子的位移為5A，故D正確。
故選D。
8．（2023·浙江·高考真題）如圖甲所示，一導(dǎo)體桿用兩條等長細(xì)導(dǎo)線懸掛于水平軸，接入電阻R構(gòu)成回路．導(dǎo)體桿處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，將導(dǎo)體桿從豎直位置拉開小角度由靜止釋放，導(dǎo)體桿開始下擺。當(dāng)時(shí)，導(dǎo)體桿振動圖像如圖乙所示。若橫縱坐標(biāo)皆采用圖乙標(biāo)度，則當(dāng)時(shí)，導(dǎo)體桿振動圖像是（）
A．B．
C．D．
【答案】B
【詳解】導(dǎo)體桿切割磁感線時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可得，導(dǎo)體桿受到的安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動。當(dāng)從變?yōu)闀r(shí)，回路中的電阻增大，則電流減小，導(dǎo)體桿所受安培力減小，即導(dǎo)體桿在擺動時(shí)所受的阻力減弱，所桿從開始擺動到停止，運(yùn)動的路程和經(jīng)歷的時(shí)間變長。
故選B。
10．（2022·海南·高考真題）在同一地方，甲、乙兩個(gè)單擺做振幅不同的簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖所示，可知甲、乙兩個(gè)單擺的擺長之比為（）
A．2：3B．3：2C．4：9D．9：4
【答案】C
【詳解】由振動圖像可知甲乙兩個(gè)單擺周期之比為
T甲：T乙 = 0.8：1.2 = 2：3
根據(jù)單擺周期公式
T=2πLg
可得
則甲、乙兩個(gè)單擺的擺長之比為
L甲：L乙 = T甲2：T乙2 = 4：9
故選C。
11．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由端相距。套在桿上的小球從中點(diǎn)以初速度向右運(yùn)動，小球?qū)⒆鲋芷跒榈耐鶑?fù)運(yùn)動，則（）
A．小球做簡諧運(yùn)動
B．小球動能的變化周期為
C．兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為
D．小球的初速度為時(shí)，其運(yùn)動周期為
【答案】B
【詳解】A．物體做簡諧運(yùn)動的條件是它在運(yùn)動中所受回復(fù)力與位移成正比，且方向總是指向平衡位置，可知小球在桿中點(diǎn)到接觸彈簧過程，所受合力為零，此過程做勻速直線運(yùn)動，故小球不是做簡諧運(yùn)動，A錯(cuò)誤；
BC．假設(shè)桿中點(diǎn)為，小球向右壓縮彈簧至最大壓縮量時(shí)的位置為，小球向左壓縮彈簧至最大壓縮量時(shí)的位置為，可知小球做周期為的往復(fù)運(yùn)動過程為
根據(jù)對稱性可知小球從與，這兩個(gè)過程的動能變化完全一致，兩根彈簧的總彈性勢能的變化完全一致，故小球動能的變化周期為，兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為，B正確，C錯(cuò)誤；
D．小球的初速度為時(shí)，可知小球在勻速階段的時(shí)間變?yōu)樵瓉淼谋?，接觸彈簧過程，根據(jù)彈簧振子周期公式
可知接觸彈簧過程所用時(shí)間與速度無關(guān)，即接觸彈簧過程時(shí)間保持不變，故小球的初速度為時(shí)，其運(yùn)動周期應(yīng)小于，D錯(cuò)誤；
故選B。
12．（2022·浙江·高考真題）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置O拉到A后釋放，小球在O點(diǎn)附近來回振動；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點(diǎn)來回?cái)[動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進(jìn)行同樣操作，下列說法正確的是（）
A．甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止
B．甲圖中的小球仍將來回振動
C．乙圖中的小球仍將來回?cái)[動
D．乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動
【答案】B
【詳解】AB．空間站中的物體處于完全失重狀態(tài)，甲圖中的小球所受的彈力不受失重的影響，則小球仍將在彈力的作用下來回振動，A錯(cuò)誤，B正確；
CD．圖乙中的小球在地面上由靜止釋放時(shí)，所受的回復(fù)力是重力的分量，而在空間站中處于完全失重時(shí)，回復(fù)力為零，則小球由靜止釋放時(shí)，小球仍靜止不動，不會來回?cái)[動；也不會做勻速圓周運(yùn)動，若給小球一定的初速度，則小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，C、D錯(cuò)誤。
故選B。
13．（2021·江蘇·高考真題）如圖所示，半徑為R的圓盤邊緣有一釘子B，在水平光線下，圓盤的轉(zhuǎn)軸A和釘子B在右側(cè)墻壁上形成影子O和P，以O(shè)為原點(diǎn)在豎直方向上建立x坐標(biāo)系。時(shí)從圖示位置沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動圓盤，角速度為，則P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為（）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【詳解】由圖可知，影子P做簡諧運(yùn)動的振幅為，以向上為正方向，設(shè)P的振動方程為
由圖可知，當(dāng)時(shí)，P的位移為，代入振動方程解得
則P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為
故B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選B。
14．（2017·北京·高考真題）某彈簧振子沿x軸的簡諧運(yùn)動圖像如圖所示，下列描述正確的是（）
A．t=1s時(shí)，振子的速度為零，加速度為正的最大值
B．t=2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值
C．t=3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零
D．t=4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值
【答案】A
【詳解】A．t=1s時(shí)，在負(fù)向最大位移處，故速度為零，，加速度最大，為正，故A正確；
B．t=2s時(shí)，振子的速度為正，加速度為零，故B錯(cuò)誤；
C．t=3s時(shí)，振子的速度為零，加速度負(fù)向最大，故C錯(cuò)誤；
D．t=4s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為零，故D錯(cuò)誤。
故選A。
15．（2019·全國·高考真題）如圖，長為l的細(xì)繩下方懸掛一小球a。繩的另一端固定在天花板上O點(diǎn)處，在O點(diǎn)正下方的O′處有一固定細(xì)鐵釘。將小球向右拉開，使細(xì)繩與豎直方向成一小角度（約為2°）后由靜止釋放，并從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)小球a擺至最低位置時(shí)，細(xì)繩會受到鐵釘?shù)淖钃酢ＴO(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為x，向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)的x—t關(guān)系的是（）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】小球?qū)儆趩螖[模型，從右向左運(yùn)動到平衡位置的過程，相當(dāng)于運(yùn)動第一個(gè)周期，根據(jù)單擺周期公式有
從平衡位置向左運(yùn)動的過程中，相當(dāng)于運(yùn)動了第二個(gè)周期，有
由此可知，第一個(gè)周期的時(shí)間長，第二個(gè)周期的時(shí)間短；結(jié)合位移來分析，設(shè)豎直位移最大值為h，第一個(gè)周期的水平位移最大值
第二個(gè)周期的水平位移最大值
可知
xm1 > xm2
故選A。
16．（2017·上?！じ呖颊骖}）做簡諧運(yùn)動的單擺，其擺長不變，若擺球的質(zhì)量增加為原來的倍，擺球經(jīng)過平衡位置的速度減為原來的，則單擺振動的（）
A．周期不變，振幅不變B．周期不變，振幅變小
C．周期改變，振幅不變D．周期改變，振幅變大
【答案】B
【詳解】
由單擺的周期公式T=2πLg可知，單擺擺長不變，則周期不變；擺球經(jīng)過平衡位置的速度減為原來的，由于振動過程中機(jī)械能守恒，則有
mgh=mv2
則有
2gh=v2
據(jù)此式可知，速度變小，高度減小，所以偏離平衡位置的最大距離變小，即振幅變小。
故選B。
【點(diǎn)睛】
單擺的擺長和重力加速度的大小決定單擺的周期的大小，單擺的能量決定單擺的振幅的大小。
二、多選題
17．（2024·海南·高考真題）真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量均為?q（q ≥ 0），固定于相距為2r的P1、P2兩點(diǎn)，O是P1P2連線的中點(diǎn)，M點(diǎn)在P1P2連線的中垂線上，距離O點(diǎn)為r，N點(diǎn)在P1P2連線上，距離O點(diǎn)為x（x

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