江苏省高考物理一轮复习精选精练跟踪练习 第十二章 第1单元 机械振动

用心 爱心 专心1 第十二章第十二章 第第 1 1 单元单元 机械振动机械振动 1 1 1 1 蜘蛛虽有蜘蛛虽有 8 8 只眼睛 但视力很差 完全靠感觉来捕食和生活 它的腿能敏捷地只眼睛 但视力很差 完全靠感觉来捕食和生活 它的腿能敏捷地 感觉到丝网的振动 当丝网的振动频率为感觉到丝网的振动 当丝网的振动频率为f f 200200 HzHz 左右时 网的振幅最大 对于左右时 网的振幅最大 对于 落在网上的昆虫 当其翅膀振动的频率为落在网上的昆虫 当其翅膀振动的频率为 HzHz 左右时 蜘蛛能立即捕捉到左右时 蜘蛛能立即捕捉到 它 它 2 2 如果该丝网共振时的最大振幅为如果该丝网共振时的最大振幅为 0 50 5 cmcm 试定性画出其共振曲线 试定性画出其共振曲线 2 2 大海中航行的轮船 受到大风大浪冲击时 为了防止倾覆 应当改变航行方向和 大海中航行的轮船 受到大风大浪冲击时 为了防止倾覆 应当改变航行方向和 使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 3 3 弹簧振子以 弹簧振子以O O点为平衡位置在点为平衡位置在B B C C两点之间做简谐运动 两点之间做简谐运动 B B C C相距相距 2020 cm cm 某时刻某时刻 振子处于振子处于B B点 经过点 经过 0 50 5 s s 振子首次到达 振子首次到达C C点 求 点 求 1 1 振动的周期和频率 振动的周期和频率 2 2 振子在振子在 5 5 s s 内通过的路程及内通过的路程及 5 5 s s 末的位移大小 末的位移大小 3 3 振子在振子在B B点的加速度大小跟它距点的加速度大小跟它距O O点点 4 4 cmcm 处处P P点的加速度大小的比值 点的加速度大小的比值 4 4 有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度 已知该单摆在海平面处的 有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度 已知该单摆在海平面处的 周期是周期是T T0 0 当气球停在某一高度时 测得该单摆周期为当气球停在某一高度时 测得该单摆周期为T T 求该气球此时离海平面的求该气球此时离海平面的 高度高度h h 把地球看做质量均匀分布的半径为把地球看做质量均匀分布的半径为R R的球体的球体 用心 爱心 专心2 5 5 如图如图 1212 1 1 6 6 所示 一个光滑的圆弧形槽半径为所示 一个光滑的圆弧形槽半径为R R 放在水平 放在水平 地地 面上 圆弧所对的圆心角小于面上 圆弧所对的圆心角小于 5 5 ADAD的长为的长为x x 今有一小球 今有一小球m m1 1 以以 沿沿ADAD方向的初速度方向的初速度v v从从A A点开始运动 要使小球点开始运动 要使小球m m1 1可以与固定可以与固定 在在 D D点的小球点的小球m m2 2相碰撞 那么小球相碰撞 那么小球m m1 1的速度的速度v v应满足什么条件 应满足什么条件 6 6 如图 如图 1212 1 1 7 7 所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图 线 从三个图线可知 这三个物体振动的共同特点是具有线 从三个图线可知 这三个物体振动的共同特点是具有 三个物体中 三个物体中 最简单的振动是最简单的振动是 的振动 图中心脏跳动的图线是某人的心电图 方格纸每的振动 图中心脏跳动的图线是某人的心电图 方格纸每 个小方格的宽度是个小方格的宽度是 0 50 5 cmcm 心电图记录仪拖动方格纸的速度是 心电图记录仪拖动方格纸的速度是 1 81 8 cm scm s 则此人 则此人 的心率是的心率是 次次 分 分 7 7 如图 如图 1212 1 1 8 8 所示是某同学设计的测量物体质量的装置 其中所示是某同学设计的测量物体质量的装置 其中 P P是光滑水平面 是光滑水平面 N N是质量为是质量为M M的带夹子的金属盒 金属盒两的带夹子的金属盒 金属盒两 端分别连接轻质弹簧 端分别连接轻质弹簧 Q Q是固定于盒子上的遮光片 利用它和是固定于盒子上的遮光片 利用它和 用心 爱心 专心3 光电计时器能测量金属盒振动时的频率 已知弹簧振子做简谐运动时的周期光电计时器能测量金属盒振动时的频率 已知弹簧振子做简谐运动时的周期T T 2 2 其中 其中m m是振子的质量 是振子的质量 k k 是常数 当空盒振动时 测得振动频率为是常数 当空盒振动时 测得振动频率为f f1 1 把一物体 把一物体 m m k k 夹在盒中 并使其振动时 测得频率为夹在盒中 并使其振动时 测得频率为f f2 2 你认为这套装置能测量物体的质量吗 如果你认为这套装置能测量物体的质量吗 如果 不能 请说明理由 若能 请求出被测物体的质量 不能 请说明理由 若能 请求出被测物体的质量 8 8 如图 如图 1212 1 1 9 9 甲所示是一个单摆振动的情形 甲所示是一个单摆振动的情形 O O是它的平衡位置 是它的平衡位置 B B C C是摆球所能到是摆球所能到 达的最远位置 设摆球向右方向运动为正方向 图乙所示是这个单摆的振动图象 根据达的最远位置 设摆球向右方向运动为正方向 图乙所示是这个单摆的振动图象 根据 图象回答 图象回答 取取 2 2 10 10 1 1 单摆振动的频率是多大 单摆振动的频率是多大 2 2 开始时刻摆球在何位置 开始时刻摆球在何位置 3 3 若当地的重力加速度为若当地的重力加速度为 1010 m sm s2 2 试求这个摆的摆长是多少 试求这个摆的摆长是多少 用心 爱心 专心4 9 9 如图 如图 1212 1 1 1010 所示 所示 A A B B两物体的质量都为两物体的质量都为m m 拉 拉 A A 物体的细线与水平方向的夹角为物体的细线与水平方向的夹角为 30 30 时处于静止状态 时处于静止状态 不考虑摩擦力 设弹簧的劲度系数为不考虑摩擦力 设弹簧的劲度系数为k k 若悬线突然断若悬线突然断 开开 后 后 A A在水平面上做周期为在水平面上做周期为T T的简谐运动 当的简谐运动 当B B落地落地 时 时 A A恰好将弹簧压缩到最短 求 恰好将弹簧压缩到最短 求 1 1 A A振动时的振幅 振动时的振幅 2 2 B B落地时的速度 落地时的速度 用心 爱心 专心5 第十二章第十二章 第第 1 1 单元单元 机械振动机械振动 参考答案与详细解析参考答案与详细解析 1 1 解析 解析 1 1 当驱动力的频率等于物体的固有频率时物体发生共振 物体的振幅最当驱动力的频率等于物体的固有频率时物体发生共振 物体的振幅最 大 故昆虫翅膀的振动频率应为大 故昆虫翅膀的振动频率应为 200200 HzHz 左右 左右 2 2 共振曲线如图所示 共振曲线如图所示 答案 答案 1 200 1 200 2 2 见解析图见解析图 2 2 解析 风浪冲击力的频率要远离轮船摇摆的频率才不会使轮船发生共振 才能防止 解析 风浪冲击力的频率要远离轮船摇摆的频率才不会使轮船发生共振 才能防止 倾覆 倾覆 答案 速度答案 速度 频率频率 3 3 解析 解析 1 1 由题意可知 振子由由题意可知 振子由B B C C经过半个周期 即经过半个周期 即 0 50 5 s s 故 故T T 1 01 0 T T 2 2 s s f f 1 1 Hz Hz 1 1 T T 2 2 振子经过振子经过 1 1 个周期通过的路程个周期通过的路程s s1 1 0 40 4 m m 振子 振子 5 5 s s 内振动了五个周期 回到内振动了五个周期 回到B B 点 通过的路程 点 通过的路程 s s 5 5s s1 1 2 2 m m 位移位移x x 1010 cmcm 0 10 1 m m 3 3 由由F F kxkx可知 可知 在在B B点时点时 F FB B k k 0 1 0 1 在在P P点时点时F FP P k k 0 04 0 04 用心 爱心 专心6 故故 5 2 5 2 a aB B a aP P F FB B m m F FP P m m 答案 答案 1 1 0 1 1 0 s s 1 01 0 HzHz 2 2 2 2 m m 0 10 1 m m 3 5 2 3 5 2 4 4 解析 根据单摆周期公式得 解析 根据单摆周期公式得T T0 0 2 2 T T 2 2 其中 其中l l是单摆长度 是单摆长度 g g0 0和和g g l l g g0 0 l l g g 分别是两地点的重力加速度 根据万有引力定律公式可得分别是两地点的重力加速度 根据万有引力定律公式可得g g0 0 G G g g G G M M R R2 2 M M R R h h 2 2 由以上各式可解得由以上各式可解得h h 1 1 R R T T T T0 0 答案 答案 1 1 R R T T T T0 0 5 5 解析 把解析 把m m1 1的运动分成两个分运动 其一是沿的运动分成两个分运动 其一是沿ADAD方向的匀速运方向的匀速运 动 其二是沿动 其二是沿ABAB圆弧的运动 实际相当于摆长等于圆弧槽半径圆弧的运动 实际相当于摆长等于圆弧槽半径 的单摆运动 的单摆运动 在在ADAD方向上 方向上 x x vtvt 在在ABAB弧上运动 等效成单摆运动 弧上运动 等效成单摆运动 t t nTnT 又又T T 2 2 R R g g 由由 两式可得 两式可得 t t 2 2n n n n 1 2 3 1 2 3 R R g g 代入代入 式得 式得 v v n n 1 2 3 1 2 3 x x t t x x 2 2n n g g R R 答案 答案 v v n n 1 2 3 1 2 3 x x 2 2n n g g R R 6 6 答案 周期性答案 周期性 弹簧振子弹簧振子 67 567 5 7 7 解析 由弹簧振子的周期公式可知 其周期是振子质量的函数 只要知道夹入物体前 解析 由弹簧振子的周期公式可知 其周期是振子质量的函数 只要知道夹入物体前 后振子的周期 就可求出物体的质量 后振子的周期 就可求出物体的质量 空盒时 空盒时 T T1 1 2 2 1 1 f f1 1 M M k k 设物体质量为设物体质量为m m 盒内装入物体后 盒内装入物体后 T T2 2 2 2 1 1 f f2 2 M M m m k k 联立可解联立可解m m M M f f1 12 2 f f2 22 2 f f2 22 2 答案 见解析答案 见解析 用心 爱心 专心7 8 8 解析 解析 1 1 由图乙可知由图乙可知T T 0 80 8 s s 则则f f 1 251 25 HzHz 1 1 T T 2 2 由图乙知 开始时刻摆球在负向最大位移处 因向右为正方向 所以开始时摆球由图乙知 开始时刻摆球在负向最大位移处 因向右为正方向 所以开始时摆球 应在应在B B点 点 3 3 由由T T 2 2 得 得 l l 0 16 0 16 m m l l g g g gT T2 2 4 4 2 2 答案 答案 1 1 25 1 1 25 HzHz 2 2 B B点点 3 0 16 3 0 16 m m 9 9 解析 解析 1 1 线断前 线的拉力线断前 线的拉力F F mgmg 设此时弹簧伸长为设此时弹簧伸长为x x0 0 F Fcos30 cos30 kxkx0 0 得 得x x0 0 3 3m mg g 2 2k k 线断后 在弹力作用下 线断后 在弹力作用下 A A做简谐运动的振幅