高考物理真题分类汇编 第十三章 机械振动.docx

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高考物理真题分类汇编第十三章机械振动

第十三章机械振动

13.1简谐运动

13.2振动图像的理解

13.3单摆

13.4实验：

探究影响单摆周期的因素

13.5实验：

单摆测量重力加速度

13.6受迫振动

13.1简谐运动

（2012北京）．一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间t关系的图像是

（2009·天津·8）某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asin

，则质点（）

A.第1s末与第3s末的位移相同B.第1s末与第3s末的速度相同

C.3s末至5s末的位移方向都相同D.3s末至5s末的速度方向都相同

（09·江苏物理·12.B）（4分）

（2）在

时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。

质点A振动的周期是s；

时，质点A的运动沿

轴的方向（填“正”或“负”）；质点B在波动的传播方向上与A相距16m，已知波的传播速度为2m/s，在

时，质点B偏离平衡位置的位移是cm。

（08江苏12）描述简谐运动特征的公式是x=.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此运动（填“是”或“不是”）简谐运动.

（06北京理综17）某同学看到一只鸟落在树枝上的P处,树枝在10s内上下振动了6次.鸟飞走后,他把50g的砝码挂在P处,发现树枝在10s内上下振动了12次,将50g的砝码换成500g的砝码后,他发现树枝在15s内上下振动了6次.你估计鸟的质量最接近（）

A.50gB.200gC.500gD.550g

2006天津17．一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是

A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小

B．t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小

C．t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大

D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大

2010·全国卷Ⅰ·21一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。

时刻振子的位移

；

时刻

；

时刻

。

该振子的振幅和周期可能为

A．0.1m，

B．0.1m,8sC．0.2m，

D．0.2m，8s

1995全国9.如图4质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动.设弹簧的倔强系数为k.当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于

A.0;　　　　　　　　　　　　　　　 　B.kx;

C.（m/M）kx　　　　　　　　　　　　　　　D.[m/（M＋m）]kx

2008四川延考14．光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m/2的两木块。

下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。

已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为

A．f/kB．2f/kC．3f/kD．4f/k

（2012重庆卷）．装有砂粒的试管竖直静立于小面，如题14图所示，将管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。

若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是

1995全国18.一弹簧振子作简谐振动,周期为T,（）

　　A.若t时刻和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则△t一定等于T的整数倍;

　　B.若t时刻和（t+△t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相反；

　　C.若△t=T，则在t时刻和（t+△t）时刻振子运动加速度一定相等；

　　D.若△t=T/2，则在t时刻和（t+△t）时刻弹簧的长度一定相等。

2013新课标二34

（1）（5分）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AA0（填“>”“<”“=”）,TT0（填“>”“<”“=”）.

13.2振动图像的理解

2003春季15、右图表示一简谐横波波源的振动图象。

根据图象可以确定该波的（）

（A）波长，波速（B）周期，波速

（C）波长，振幅（D）周期，振幅

13.3单摆

2011上海5．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速

、

（

）在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为

和

，则

（A）

，

（B）

，

（C）

，

（D）

，

2009上海4．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（B）频率、振幅都改变

（C）频率不变、振幅改变（D）频率改变、振幅不变

1989全国一（B卷3题）

（2）若单摆的摆长不变,摆球的质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1/2,则单摆振动的

A.频率不变,振幅不变.B.频率不变,振幅改变.

C.频率改变,振幅改变.D.频率改变,振幅不变.

2010安徽

14．伽利略曾设计如图所示的一个实验。

将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。

如图在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点，反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。

这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小

A．只与斜面的倾角有关

B．只与斜面的长度有关

C．只与下滑的高度有关

D．只与物体的质量有关

（2011江苏第12题B）（3）将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂，下湍系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。

请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T。

2007四川17．我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。

假如宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为T，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为

A．

B．

C．

D．

1994全国13.图19-7（a）是演示简谐振动图象的装置。

当盛沙漏斗下面的薄木板N被匀速地拉出时，摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系,板上的直线CO1代表时间轴。

图（b）是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线，若板N1和板N2拉动的速度v1和v2的关系为v2=2v1，则板N1、N2上曲线所代表的振动的周期T1和T2的关系为（）。

　　（A）T2=T1　　　　（B）T2=2T1　　　　　（C）T2=4T1　　　（D）T2=T1/4

1990全国

（2）一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的1/4.在地球上走得很准的摆钟搬到此行星上后,此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是

（A）1/4小时（B）1/2小时

（C）2小时（D）4小时

1985全国（3）图中所示为一双线摆,它是在一水平天花板上用两根等长细绳悬挂一小球而构成的,绳的质量可以忽略,设图中的l和α为已知量.当小球垂直于纸面作简谐振动时,周期为.

1979全国3.单摆的周期在发生下述情况时将增大:

（1）摆锤的质量增大

（2）摆长减小

（3）单摆从赤道移到北极

（4）单摆从海平面移到高山上

答（）

2002广东14.（11分）有人利用安装在气球载人舱内的单摆来测定气球的高度。

已知该单摆在海平面处的周期是T0。

当气球停在某一高度时，测得单摆周期为T。

求该气球此时离海平面的高度h。

把地球看着质量均匀分布的半径为R的球体。

（2005上海物理卷）9.如图所示，A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置．其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线．以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（）

（A）位于B处时动能最大．

（B）位于A处时势能最大．

（C）在位置A的势能大于在位置B的动能．

（D）在位置B的机械能大于在位置A的机械能．

2013上海23．如图，在：

半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧，放置于竖直平面内，两端点距最低点高度差H为1cm。

将小环置于圆弧端点并从静止释放，小环运动到最低点所需的最短时间为＿＿＿＿s，在最低点处的加速度为＿＿＿＿m/s2。

（取g＝10m/s2）

13.4实验：

探究影响单摆周期的因素

2012天津

（2）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。

①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。

这样做的目的是（填字母代号）。

A．保证摆动过程中摆长不变

B．可使周期测量得更加准确

C．需要改变摆长时便于调节

D．保证摆球在同一竖直平面内摆动

②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则摆球的直径为mm，单摆摆长为m。

③下列摆动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动图象，已知sin5°=0.087，sin15°=0.026，

这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（填字母代号）

2009浙江22Ⅱ．（9分）

⑴在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。

测量方法正确的是__________（选填“甲”或“乙”）。

⑵实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻。

如甲图所示。

光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为。

若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将（填“变大”、“不变”或“变小”），图乙中的Δt将（填“变大”、“不变”或“变小”）。

2009重庆22．⑴某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当（填“是”或“否”）。

①把单摆从平衡位置拉开约5º释放；_______

②在摆球经过最低点时启动秒表计时；_______

③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期。

_______

数据组

编号

摆长

/mm

摆球

质量/g

周期

/s

1

999.3

32.2

2.0

2

999.3

16.5

2.0

3

799.2

32.2

1.8

4

799.2

16.5

1.8

5

501.1

32.2

1.4

6

501.1

16.5

1.4

该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表。

用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图所示，该球的直径为______mm。

根据表中数据可以初步判断单摆周期随______的增大而增大。

13.5实验：

单摆测量重力加速度

2008天津22⑶某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。

他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g=___________。

请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_________。

（填“偏大”、“偏小”或“相同”）

1993全国23．一位同学用单摆做测量重力加速度的实验。

他将摆挂起后，进行了如下步骤

　　　（A）测摆长l:

用米尺量出摆线的长度。

　　（B）测周期T:

将摆球拉起，然后放开。

在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时。

读出这段时间t，算出单摆的周期T＝t/60。

　　（C）将所测得的L和T代单摆的周期公式

　算出g，将它作为实验的最后结果写入报告中去。

指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。

（不要求进行误差计算）

2012上海29．（8分）在“利用单摆测重力加速度：

的实验中

（1）某同学尝试用DIS测量周期。

如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。

图中磁传感器的引出端A应接到__________。

使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于__________。

若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为__________（地磁场和磁传感器的影响可忽略）。

（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T。

虎后，分别取L和T的对数，所得到的lgT-lgL图线为______（填“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”）；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地的重力加速度g＝__________。

2006四川22.（17分）

（1）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，①测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d,则摆长为;②测周期时，当摆球经过位置时开始计时并计数l次，测出经过该位置N次（约60~100次）的时间为t,则周期为。

2003江苏23．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值比当地的标准值偏小，可能是因为

A摆球的质量偏大

B摆动的偏角偏小

C计算摆长时，把悬线长l’当作了摆长l

D测量周期时，将n次全振动误记成了（n＋1）次全振动

2008上海17．（6分）在“用单摆测重力加速度”的实验中，

⑴某同学的操作步骤为：

a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上

b．用米尺量得细线长度l

c．在摆线偏离竖直方向5º位置释放小球

d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期T=t/n

e．用公式

计算重力加速度

按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比＿＿＿（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。

⑵已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为

，式中T0为摆角趋近于0º时的周期，a为常数。

为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示＿＿＿＿＿。

2007全国二22⑴在“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议：

A．适当加长摆线

B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的

C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大

D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期

其中对提高测量结果精确度有利的是______。

2013安徽21.（18分）

Ⅰ.（5分）根据单摆周期公式

，可以通过实验测量当地的重力加速度。

如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。

（1）用游标卡尺测量小钢球直径，求数如图2所示，读数为_______mm。

（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_______。

a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些

b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的

c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度

d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5o，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔

即为单摆周期T

e.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5o，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间

，则单摆周期

13.6受迫振动

2013江苏12A

（1）如题12B-1图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。

现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为___▲____。

（A）1Hz

（B）3Hz

（C）4Hz

（D）5Hz

2006全国一19.一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图1所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。

匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。

把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。

若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图2所示。

当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图3所示。

若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则

A.由图线可知T0=4s

B.由图线可知T0=8s

C.当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小

D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小

2006广东6．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。

由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。

普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s。

下列说法正确的是

A．列车的危险速率为

B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象

C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行

2008广东14⑴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________。

（09·宁夏物理·35）

（1）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

B．当f>f0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f0

D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f