《2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)55 機(jī)械振動(dòng)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)55 機(jī)械振動(dòng)（含解析）（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、作業(yè)55機(jī)械振動(dòng)7一、選擇題圖5511(2019年揚(yáng)州模擬)如圖551所示為某彈簧振子在05 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，由圖可知，下列說(shuō)法中正確的是()A振動(dòng)周期為5 s，振幅為8 cmB第2 s末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值C從第1 s末到第2 s末振子在做加速運(yùn)動(dòng)D第3 s末振子的速度為正向的最大值解析：振幅是位移最大值的大小，故振幅為8 cm，而周期是完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，振動(dòng)周期為4 s，故A錯(cuò)誤；第2 s末振子的速度為零，加速度為正向的最大值，故B錯(cuò)誤；從第1 s末到第2 s末振子的位移逐漸增大，速度逐漸減小，振子做減速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；第3 s末振子的位移為零，經(jīng)過(guò)平衡位置，故速度最大，
2、且方向?yàn)檎?，故D正確答案：D2(多選)當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A振子在振動(dòng)過(guò)程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一定相等，彈性勢(shì)能相等B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由彈簧彈力和振子重力的合力提供D振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒E振子在平衡位置時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能最大，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的和最小解析：振子在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度相同的位置可能出現(xiàn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，這時(shí)彈簧長(zhǎng)度明顯不等，A錯(cuò)；振子由最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧對(duì)振子施加的力指向平衡位置，做正功，B錯(cuò)；振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由振子所受合力
3、提供且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故C、D對(duì)；振子在平衡位置時(shí)速度最大，則動(dòng)能最大，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的和最小，E對(duì)答案：CDE3一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動(dòng)可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為20 cm，周期為3.0 s當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊地面與甲板的高度差不超過(guò)10 cm時(shí)，游客能舒服地登船在一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒服登船的時(shí)間是()A0.5 sB0.75 s C1.0 s D1.5 s解析：由于振幅A為20 cm，振動(dòng)方程為yAsint，從游船位于平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，由于高度差不超過(guò)10 cm時(shí)，游客能舒服登船，代入數(shù)據(jù)可知，在一個(gè)振動(dòng)
4、周期內(nèi)，臨界時(shí)刻為t1，t2，所以在一個(gè)周期內(nèi)能舒服登船的時(shí)間為tt2t11.0 s，選項(xiàng)C正確答案：C圖5524(多選)一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖552所示，以下說(shuō)法正確的是()At1時(shí)刻擺球速度為零，擺球的回復(fù)力最大Bt2時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最小Ct3時(shí)刻擺球速度為零，擺球的回復(fù)力最小Dt4時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最大Et1到t3擺球的回復(fù)力先減小后增大解析：由振動(dòng)圖象知，t1和t3時(shí)刻擺球偏離平衡位置的位移最大，此時(shí)擺球的速度為零，擺球的回復(fù)力最大，A正確C錯(cuò)誤；t2和t4時(shí)刻擺球位移為零，正在通過(guò)平衡位置，速度最大，由于擺球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得出擺球
5、處于最低點(diǎn)時(shí)懸線對(duì)擺球拉力最大，故D正確，B錯(cuò)誤；t1到t3擺球位移先減小再增大，故回復(fù)力先減小后增大，E正確答案：ADE5(多選)如圖553甲所示，彈簧振子以點(diǎn)O為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖553乙所示，下列說(shuō)法正確的是()圖553At0.8 s，振子的速度方向向左Bt0.2 s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)6 cm處Ct0.4 s和t1.2 s時(shí)，振子的加速度相同Dt0.4 s到t0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸增大解析：從t0.8 s起，再過(guò)一段微小時(shí)間，振子的位移為負(fù)值，因?yàn)槿∠蛴覟檎较?，故t0.8 s時(shí)，速度方向向左，選項(xiàng)A正確；由題中
6、圖象得振子的位移x12sint cm，故t0.2 s時(shí)，x6cm，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t0.4 s和t1.2 s時(shí)，振子的位移方向相反，由a知，加速度方向相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從t0.4 s到t0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的位移逐漸變小，故振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸變大，選項(xiàng)D正確答案：AD圖5546(2019年漳州模擬)如圖554所示，彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，彈簧在彈性限度內(nèi)，則物體在振動(dòng)過(guò)程中()A彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgAB彈簧的彈性勢(shì)能和物體動(dòng)能總和不變C物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小應(yīng)為2gD物體在最低點(diǎn)時(shí)所受彈
7、簧的彈力大小應(yīng)為mg解析：因物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好處于原長(zhǎng)，此時(shí)彈簧彈力等于零，物體的重力mgF回kA，當(dāng)物體在最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大等于2mgA，A對(duì)；在最低點(diǎn)，由對(duì)稱性知F回mgma知，C錯(cuò)；由F彈mgF回得F彈2mg，D錯(cuò)；由能量守恒知，彈簧的彈性勢(shì)能和物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能三者的總和不變，B錯(cuò)答案：A圖5557勁度系數(shù)為20 N/cm的彈簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖555所示，則()A在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，振子所受的彈力大小為0.5 N，方向指向x軸的負(fù)方向B在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，振子的速度方向指向x軸的正方向C在04 s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng)D在04 s內(nèi)振子通過(guò)的路程為0
8、.35 cm，位移為0解析：由題圖可知A在t軸上方，位移x0.25 cm，所以彈力Fkx5 N，即彈力大小為5 N，方向指向x軸的負(fù)方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖可知此時(shí)振子的速度方向指向x軸的正方向，選項(xiàng)B正確；由題圖可看出，t0、t4 s 時(shí)刻振子的位移都是最大，且都在t軸的上方，在04 s內(nèi)振子完成兩次全振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于t0時(shí)刻和t4 s時(shí)刻振子都在最大位移處，所以在04 s內(nèi)振子的位移為零，又由于振幅為0.5 cm，在04 s內(nèi)振子完成了2次全振動(dòng)，所以在這段時(shí)間內(nèi)振子通的路程為240.5 cm4 cm，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B8(多選)圖(a)、(b)分別是甲、乙兩個(gè)單擺在同一位置處做簡(jiǎn)
9、諧運(yùn)動(dòng)的圖象，則下列說(shuō)法中正確的是()圖556A甲、乙兩單擺的振幅之比為21Bt2 s時(shí)，甲單擺的重力勢(shì)能最小，乙單擺的動(dòng)能為零C甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比為41D甲、乙兩單擺的擺球在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度大小一定相等解析：由題圖知，甲、乙兩單擺的振幅分別為4 cm、2 cm，故選項(xiàng)A正確；t2 s時(shí)，甲單擺在平衡位置處，乙單擺在振動(dòng)的正方向最大位移處，故選項(xiàng)B正確；由單擺的周期公式，推出甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比為l甲l乙TT14，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)擺球擺動(dòng)的最大偏角為，由mgl(1cos)mv2及a可得，擺球在最低點(diǎn)時(shí)向心加速度a2g(1cos)，因兩擺球的最大偏角滿足sin，故甲乙，所以a甲a乙，故
10、選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：AB9(多選)某簡(jiǎn)諧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象如圖557甲中實(shí)線所示，而在某驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖象如圖甲中虛線所示，那么，此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的()圖557Aa點(diǎn) Bb點(diǎn)Cc點(diǎn) D.一定不是c點(diǎn)解析：某簡(jiǎn)諧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象如題圖甲中的實(shí)線所示，設(shè)周期為T1；而在某驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖象如題圖甲中的虛線所示，設(shè)周期為T2；顯然T1f2；題圖乙中c點(diǎn)時(shí)發(fā)生共振，驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率f1；受迫振動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)力頻率為f2f1，故此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)可能是題圖乙中的a點(diǎn)；故A、D正確答案：AD10(2019年南寧模擬)(多選)正
11、在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪以角速度0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器的振動(dòng)不強(qiáng)烈，切斷電源，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢，機(jī)器的振動(dòng)也隨之減弱，在機(jī)器停下來(lái)之后若重新啟動(dòng)機(jī)器，使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從0較緩慢地增大到0，在這一過(guò)程中()A機(jī)器不一定還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)B機(jī)器一定還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)C若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)可能發(fā)生在飛輪角速度為0時(shí)D若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度肯定不為0解析：從以角速度0轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，說(shuō)明此過(guò)程機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等達(dá)到了共振，當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從0較緩慢地增大到0，在
12、這一過(guò)程中，一定會(huì)出現(xiàn)機(jī)器的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相等即達(dá)到共振的現(xiàn)象，機(jī)器一定還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；由已知當(dāng)機(jī)器的飛輪以角速度0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)不強(qiáng)烈，則機(jī)器若發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度肯定不為0，故C錯(cuò)誤，D正確答案：BD二、非選擇題11某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖558所示，則該擺球的直徑為_(kāi)cm.圖558(2)小組成員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有如下說(shuō)法，其中正確的是_(填選項(xiàng)前的字母)A把單擺從平衡位置拉開(kāi)30的擺角，并在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)B測(cè)量擺球通過(guò)最低點(diǎn)100次的時(shí)間t，則單擺周期為C用懸線的長(zhǎng)度加擺
13、球的直徑作為擺長(zhǎng)，代入單擺周期公式計(jì)算得到的重力加速度值偏大D選擇密度較小的擺球，測(cè)得的重力加速度值誤差較小解析：(1)由游標(biāo)的“0”刻線在主尺上的位置讀出擺球直徑的整毫米數(shù)為9 mm0.9 cm，游標(biāo)中第7條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，所以為0.07 cm，所以擺球直徑為0.9 cm0.07 cm0.97 cm.(2)單擺應(yīng)從經(jīng)過(guò)平衡位置即最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)且擺角應(yīng)小于5，A錯(cuò)誤；一個(gè)周期內(nèi)，單擺通過(guò)最低點(diǎn)2次，故周期為，B錯(cuò)誤；由T2得，g，若用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，則將l值算大了，則g偏大，C正確；選擇密度較小的擺球，空氣阻力的影響較大，測(cè)得的g值誤差較大，D錯(cuò)誤答案：(1)0.97
14、(2)C12(2019年杭州十校聯(lián)考)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻，振子從O、B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t0.2 s時(shí)，振子速度第一次變?yōu)関；在t0.5 s時(shí)，振子速度第二次變?yōu)関.(1)求彈簧振子振動(dòng)周期T；(2)若B、C之間的距離為25 cm，求振子在4.0 s內(nèi)通過(guò)的路程；(3)若B、C之間的距離為25 cm，從平衡位置計(jì)時(shí)，寫出彈簧振子位移表達(dá)式，并畫(huà)出彈簧振子的振動(dòng)圖象圖559解析：(1)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖5410所示，由對(duì)稱性可得T0.52 s1.0 s.(2)若B、C之間距離為25 cm，則振幅A25 cm12.5 cm，振子4.0
15、 s內(nèi)通過(guò)的路程s412.5 cm200 cm.(3)根據(jù)xAsint，A12.5 cm，2rad/s得x12.5sin2t (cm)振動(dòng)圖象為圖5510答案：(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin2t (cm)圖象見(jiàn)解析圖13如圖5511所示，ACB為光滑弧形槽，弧形槽半徑為R，C為弧形槽最低點(diǎn)，R.甲球從弧形槽的圓心處自由下落，乙球從A點(diǎn)由靜止釋放，問(wèn)：圖5511(1)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比；(2)若在弧形槽的最低點(diǎn)C的正上方h處由靜止釋放甲球，讓其自由下落，同時(shí)將乙球從弧形槽左側(cè)由靜止釋放，欲使甲、乙兩球在弧形槽最低點(diǎn)C處相遇，則甲球下落的高度h是多少？解析：(1
16、)甲球做自由落體運(yùn)動(dòng)Rgt，所以t1乙球沿弧形槽做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(由于R，可認(rèn)為偏角10)此運(yùn)動(dòng)與一個(gè)擺長(zhǎng)為R的單擺運(yùn)動(dòng)模型相同，故此等效擺長(zhǎng)為R，因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間為t1T2，所以t1t22.(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h高處自由下落，到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t甲由于乙球運(yùn)動(dòng)的周期性，所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t乙n(2n1)(n0，1，2，)由于甲、乙兩球在C點(diǎn)相遇，故t甲t乙聯(lián)立解得h(n0，1，2，)答案：(1)2(2)(n0，1，2，)14一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移和時(shí)間關(guān)系如圖5512所示圖5512(1)求t0.25102 s時(shí)的位移；(2)在t1.5102 s到2102 s的振動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、速度、動(dòng)能、勢(shì)能如何變化？(3)在t0至8.5102 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程、位移各多大？解析：(1)由圖可知A2 cm，T2102 s，振動(dòng)方程為xAsinAcost2cost cm2cos(102t) cm當(dāng)t0.25102 s時(shí)，x2cos cm cm.(2)由題圖可知在1.51022102 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的位移變大，回復(fù)力變大，速度變小，動(dòng)能變小，勢(shì)能變大(3)從t0至8.5102 s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為s17A34 cm，位移為2 cm.答案：(1) cm(2)位移變大，回復(fù)力變大，速度變小，動(dòng)能變小，勢(shì)能變大(3)34 cm2 cm8
2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)55 機(jī)械振動(dòng)（含解析）
