2020高考物理单元卷机械振动

1、第六模块第12章第1单元单元达标测试八工.；.-、选择题图171 .如图17是内燃机排气门工作简图，凸轮运转带动摇臂，摇臂将气门压下， 气缸内废气排出，之后，气门在弹簧的弹力作用下复位，凸轮、摇臂、弹簧协调动 作，内燃机得以正常工作.所有型号内燃机气门弹簧用法都有一个共同的特点，就 是不用一只而用两只，并且两个弹簧劲度系数不同，相差还很悬殊.关于为什么要 用两只劲度系数不同的弹簧，以下说法正确的是()A. 一只弹簧力量太小，不足以使气门复位B. 一只弹簧损坏之后另一只可以继续工作，提高了机器的可靠性C两个弹簧一起使用，可以避免共振D.两个弹簧一起使用，增加弹性势能，能够使得机器更节能解析：外部

2、摇臂带动内部一系列装置工作时，会对气缸产生作用.为防止出现 共振现象，用两根劲度系数不同的弹簧一起工作，使外部振动频率很难与气缸本身 的固有频率一致，可以避免共振发生，故选 C.答案：C2. (2020年上海卷)做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的（）A.频率、振幅都不变C.频率不变，振幅改变B.频率、振幅都改变D.频率改变，振幅不变解析：由单摆周期公式T= 2冗，g知周期只与1、g有关，与m和v无关，周 期不变频率不变.又因为没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h,最低12点速度为v, mgh= /mv1v Q质重

3、改变后：4mgh =/4 m2 ，可知h wh,振幅改变，故选 C.答案：C3. （2020年宁夏卷）某振动系统的固有频率为fo,在周期性驱动力的作用下做 受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是（填入选项前的字母，有填错的不得分）A.当f<f o时，该振动系统的振幅随f增大而减小B.当f>f o时，该振动系统的振幅随f减小而增大C.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于foD.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f解析：受迫振动的频率总等于驱动力的频率，D正确；驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大，B正确.故选BD.答案：BD图184 .如图

4、18所示，一块涂有碳黑白玻璃板，质量为 2 kg ,在拉力F的作用下， 由静止开始竖直向上做匀变速运动， 一个装有水平振针的振动频率为 5 Hz的固定电 动音叉在玻璃板上画出如图 18示的曲线，量得 OA= 1 cm, O氏4 cm, OC= 9 cm.求外力F的大小.(g =10 m/s 2)解析：T=0.2 s ,玻璃板在连续J时间内位移依次为1 cm、3 cm、5 cm.由 Ax= a 2 2得 a = 2 m/s2由 Fm驴 ma 彳F F=24 N.答案：24 N图195 .某同学设计了一个测物体质量的装置，如图19所示，其中P是光滑水平面，轻质弹簧的劲度系数为k, A是质量为M的带

5、夹子的标准质量金属块，Q是待测物 体.已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为 T=正麻，其中，m是振子的质量， k是与弹簧的劲度系数有关的常数，当只有 A物体振动时，测得其振动周期为 Ti, 将待测物体Q固定在A上后振动周期为T2,则待测物体的质量为多少？这种装置比 天平优越之处是什么？2M - 一，一，斛析：只有 A物体振动时Ti = A/,将物体 Q固止在A上振动时，丁2 = 2(* m),解彳3mM(T2 1).这种装置比天平优越之处在于它可在完全失重时或 太空中测物体质量.t2答案：m(t2-i)优越之处在于它可在完全失重时或太空中测物体质量图206 .公路上匀速行驶的货车受一扰动，车

6、上货物随车厢底板上下振动但不脱离底 板.一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T.取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t = 0,其振动图象如图20所示，则 ()1A. t=T时，货物对车厢底板的压力最大 1B. t=/T时，货物对车厢底板的压力最小 3C. t = T时，货物对车厢底板的压力取大 3D. t=4T时，货物对车厢底板的压力最小解析：物体对车厢底板的压力与物体受到的支持力大小相等.当物体的加速度1 .向上时，支持力大于重力；当物体的加速度向下时，支持力小于重力.t=：T时，41 货物向下的加速度最大，货物对车厢底板的压力最小.t=T时，货物的加速度为3零，货

7、物对车厢底板的压力等于重力大小.t=T时，货物向上的加速度最大，则 货物对车厢底板的压力最大.图217 .如图21所示，质量为m的小球放在劲度系数为k的轻弹簧上，使小球上下 振动而又始终未脱离弹簧.(1)最大振幅A是多大？(2)在这个振幅下弹簧对小球的最大弹力 Fm是多大？解析：(1)因小球上下振动时始终未脱离弹簧，当振幅最大时，应是小球上升到 最高点，弹簧对它恰无弹力，重力完全充当回复力的时候，在此位置应有：mg= kA,解得：A=罟 k(2)根据小球运动的对称性，小球在最低点时的回复力大小也为 mg而此时的 回复力是弹簧弹力减去重力充当的，因重力恒定，所以此时弹力最大，即Fm- mg=mg

8、 彳# Fm= 2mg.答案：(1)mg (2)2mg k0 0,25 0.5 0.75 ffWz图228 .如图22,为一单摆的共振曲线，根据图象解答：(1)该单摆的摆长约为多少？(2)共振时单摆的振幅多大？解析：(1)从共振曲线可知，单摆的固有频率f = 0.5 Hz,因为f =4 用 所以l代入数据解得l=1 m.2冗y i4冗f(2)从共振曲线可知：单摆发生共振时，振幅A= 8 cm.答案：(1)1 m (2)8 cm9 .如图23所示，甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，R C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.图乙是这个单摆的振动图 象.根据图象回答：(1)

9、单摆振动的频率是多大？(2)开始时刻摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为9.86 m/s2,试求这个摆的摆长是多少？解析：(1)由单摆振动图象，T= 0.8 s1故 f =T= 1.25 Hz(2)开始时刻小球在负方向最大位移处故开始时刻摆球在B点(3)根据公式t=2兀yggT2L= *=0.16 m. 4答案：(1)1.25 Hz (2)B 点 (3)0.16 m10 .简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图 24(1)所示，在弹簧振子的 小球上安装一枝绘图笔 P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动， 笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡

10、 位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图24(2)所示.图24(1)为什么必须匀速拖动纸带？(2)刚开始计时时，振子处在什么位置？t = 17 s时振子相对平衡位置的位移是多少？(3)若纸带运动的速度为2 cm/s ,振动图线上1、3两点间的距离是多少？(4)振子在 s末负方向速度最大；在 s末正方向加速度最大；2.5 s时振子正在向方向运动.(5)写出振子的振动方程.解析：(1)纸带匀速运动时，由s=vt知，位移与时间成正比，因此在匀速条件 下，可以用纸带通过的位移表示时间.(2)由图(2)可知t =0时，振子在平衡位置左侧最大位移处；周期 T= 4 s, t = 17

11、 s时位移为零.(3)由 s = vt ,所以 1、3 间距 s= 2 cm/s x 2 s = 4 cm.(4)3 s末负方向速度最大；加速度方向总是指向平衡位置，所以t = 0或t = 4 s 时正方向加速度最大；t=2.5 s时，向一x方向运动.冗 冗(5)x = 10sin( / ) cm答案：(1)在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间(2)左侧最大位移零(3)4 cm(4)30 或 4 -x冗 冗(5)x = 10sin( -t ) cm11 .两个等长的单摆，一个放在地面上，另一个放在高空，当第一个摆振动n次的同时，第二个摆振动了(n 1)次.如果地球半径为 R,求第二个摆离

12、地面的高 度.解析：设第二个摆离地面的高度为h,则距地心为(R+h),此处的重力加速度为g,地球表面的重力加速度为g,由万有引力定律：mg东篝二me，彳曰 _g_(R+h) mg g，一由单摆周期公式:(t -T，= 2 兀nl g'所以* =ng_qR解得：h=nT7.R 答案：n12.如图25所示,光滑圆弧形轨道半径 R= 10 m 一小球A自最低点O开始在槽内做往复运动，当A开始运动时，离O点的水平距离s=5 m处的平台上方边缘O'处有另一小球B以V0的初速度水平抛出.要让 B在O点处击中A球，则B球的初速 度V。以及O与O点间的高度差h应满足什么条件？ （g取10 m/s2）图25解析：设