2019高中物理第十一章机械振动单元测评（对点练巩固练）（含解析）新人教版.docx

第十一章 机械振动单元测评本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(16为单选，710为多选，每小题 4分，共40分)1下列属于机械振动的是()乒乓球在地面上的来回上下运动弹簧振子在竖直方向的上下运动秋千在空中来回的运动竖于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动ABC D答案D解析机械振动是最简单，也比较常见的机械运动，自然界中在变力作用下的往复运动都属于机械振动，故D正确。2做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A位移B速度C加速度D回复力答案B解析做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，位移x相同，回复力相同，加速度相同，可能不同的物理量是速度，故B正确。3如图所示，小球m连着轻质弹簧，放在光滑水平面上，弹簧的另一端固定在墙上，O点为它的平衡位置，把m拉到A点，OA1 cm，轻轻释放，经02 s运动到O点，如果把m拉到A点，使OA2 cm，弹簧仍在弹性限度范围内，则释放后运动到O点所需要的时间为()A02 s B04 s C03 s D01 s答案A解析不论将m由A点或A点释放，到达O点的时间都为四分之一周期，而周期与振幅大小无关，由振动系统本身决定，故A正确。4弹簧振子做简谐运动的图象如图所示，下列说法不正确的是()A在第5秒末，振子的速度最大且沿x方向B在第5秒末，振子的位移最大且沿x方向C在第5秒末，振子的加速度最大且沿x方向D在0到5秒内，振子通过的路程为10 cm答案A解析在第5秒末，振子到达最大位移处，速度为零，A错误，故选A。5一个摆长为l1的单摆，在地面上做简谐运动，周期为T1，已知地球质量为M1，半径为R1，另一摆长为l2的单摆，在质量为M2，半径为R2的星球表面做简谐运动，周期为T2，若T12T2，l14l2，M14M2，则地球半径与星球半径之比R1R2为()A21 B23 C12 D32答案A解析在地球表面单摆的周期T12，在星球表面单摆的周期T22 ，又g，g。联立解得，故A正确。6如图所示，用绝缘细线悬挂一个带负电、质量为m的小球，使其在竖直平面内摆动，且悬线与竖直方向的夹角不超过5，若同时在此装置处加竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，不计空气阻力，则()A单摆振动过程中，机械能守恒B单摆振动过程中，机械能和电势能之和守恒C单摆振动过程中，小球运动到最低点时，机械能最大D无论小球向哪边运动过最低点时，悬线对小球的拉力都相等，且是最大答案B解析带电小球受重力mg向下，受电场力qE向上，所以球摆动过程是机械能与电势能之和守恒，不是机械能守恒，A错误，B正确。小球摆动过程中机械能与电势能之和守恒，小球在最低点时电势能最大，可知它在最低点机械能最小，C错误。小球无论向哪边运动过最低点时，都有相同的速率v，从左向右时洛伦兹力向下，从右向左时洛伦兹力向上，且小球在最低点向心力为定值，则从左向右：qET1mgqvB，从右向左：qET2mgqvB，所以T1T2，D错误。7如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，曲轴不动时让其上下振动，振动周期为T1。现使把手以周期T2匀速转动，T2T1，当其运动达到稳定后，则()A弹簧振子的振动周期为T1B弹簧振子的振动周期为T2C要使弹簧振子的振幅增大，可以减小把手的转速D要使弹簧振子的振幅增大，可以增大把手的转速答案BD解析曲轴上把手匀速转动时，弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期T2，与固有周期无关，故A错误，B正确；由题可知，弹簧振子的固有周期为T1，受迫振动的周期为T2，而且T2T1，要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大，周期减小，与弹簧振子的固有周期接近时或相等时，振幅可增大，故C错误，D正确。8细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子，如图所示，现将单摆向左拉开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是()A摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍答案AB解析根据单摆做简谐运动的周期公式：T2可知，T与成正比，摆长减小，周期变小，故A正确。摆球在摆动过程中，空气阻力忽略，悬线拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，摆球在左、右两侧上升的最大高度一样，故B正确。假若无钉子时，摆球摆至右侧最高点B，与初位置对称，若有钉子时，摆球摆至右侧最高点C。B、C在同一水平线上，由图几何关系知2221，故D错误。摆球在平衡位置左侧走过的最大弧长大于在右侧走过的最大弧长，故C错误。9如图所示，为一个单摆做简谐运动的图象，单摆所在处的重力加速度为g，计算中取g2，则下列说法正确的是()A振动周期为08 sB单摆振动的振幅为3 cmC单摆的摆长为16 cmD单摆的摆长为15 cm答案AC解析由图可以知道，振动周期为11 s03 s08 s，故A正确；由图知摆的振幅为15 cm，因此B错误；由单摆的周期公式T2 ，得到摆的摆长为16 cm，因此C正确，D错误。10如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图象，下列说法中正确的是()A在t4 s时质点速度最小，加速度为最大B在t1 s时，质点速度和加速度都达到最大值C在0到1 s时间内，质点速度和加速度方向相同D在t2 s时，质点的位移沿x轴负方向，加速度也沿x轴负方向答案AC解析t4 s时质点位于正的最大位移处，加速度值最大，A正确；t1 s时质点位于平衡位置，速度最大，加速度为零，B错误；在0到1 s时间内，质点速度和加速度方向均为x轴负方向，C正确；在t2 s时加速度指向平衡位置，沿x轴正方向，D错误。第卷(非选择题，共60分)二、填空题(每小题5分，共20分)11用单摆测定重力加速度的实验中，有如下器材供选用，请把应选用的器材填在横线上_。(填字母)A1 m长的粗绳B1 m长的细线C半径为1 cm的小木球D半径为1 cm的小铅球E时钟F秒表G最小刻度为mm的米尺H最小刻度为cm的米尺I铁架台J附砝码的天平答案B、D、F、G、I解析测摆长时是从悬点到系统重心的距离，若用粗绳，粗绳质量不能忽略，则摆长无法测定，故选B。铅球密度大，摆动中阻力的影响相对小些，摆长的测定也相对准确，故选D。计时时，使用秒表计时准确，故选F。测长度时，应准确到mm，故选G。本实验中不需测质量，但必须将小球悬挂，故选I。12某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为_cm。(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_。(填选项前的字母)A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小答案(1)097(2)C解析(1)主尺读数为9 mm，游标尺第7条刻线与主尺对齐，读数为9 mm701 mm97 mm097 cm。(2)摆角太大，且计时应在平衡位置，A错误；计时100次为50个周期，一个周期为，B错误；摆长应为摆线长加摆球半径，L偏大，由T2 推得g，计算出重力加速度偏大，C正确；应选择密度较大的摆球，测得的重力加速度误差较小，D错误。13车厢下面弹簧的固有频率为28 Hz，列车行驶在每段铁轨长度为125 m的铁路上，那么，当列车以_的车速行驶时，车厢振动最强烈。答案 35 m/s解析当机车振动频率与弹簧固有频率相等时，发生共振，即vlf12528 m/s35 m/s。14一单摆在山顶时测得其振动周期为T，将该单摆移到山脚下(海平面处)测得其周期减小了T，设地球半径为R0，不考虑温度变化，则山的高度H可表示为_。答案H解析设单摆的摆长为L，地球的质量为M，则据万有引力定律可得地面的重力加速度和高度为H时的重力加速度分别为：g，gH。据单摆的周期公式可以知道在山下，周期T02 ，在山顶，T2 ，并且TT0T。由以上计算得出，H。三、论述计算题(共40分)15(10分)如图所示是一个质点做简谐运动的图象，根据图象回答下列问题：(1)振动质点离开平衡位置的最大距离；(2)写出此振动质点的运动表达式；(3)振动质点在006 s的时间内质点通过的路程；(4)振动质点在t01 s、03 s、05 s、07 s时的振动方向；(5)振动质点在0608 s这段时间内速度和加速度是怎样变化的？(6)振动质点在0408 s这段时间内的动能变化是多少？答案(1)5 cm(2)x5sin25t(cm)(3)15 cm(4)(6)见解析解析(1)由图象可知振动质点离开平衡位置的最大距离等于振幅A5 cm。(2)由图象可知T08 s，0，又25(rad/s)，由xAsin(t)5sin25t(cm)。(3)从0时刻到06 s时间内通过的路程s4nA45 cm15 cm。(4)t01 s时，振动质点处于位移为正值的某一位置，从图象可知经过极短时间t，振动质点的位移增大，由此可知，t01 s时，质点振动方向沿x轴正方向，同理可知，t03 s时，质点振动方向沿x轴负方向；t05 s时，质点振动方向沿x轴负方向；t07 s时，质点振动方向沿x轴正方向。(5)在0608 s时间内，振动物体的位移越来越小，即加速度越来越小，但加速度与速度同向，速度越来越大，故0608 s振动质点做加速度越来越小的加速运动。(6)04 s和08 s两个时刻质点都在平衡位置，动能相同，故动能变化为零。16(10分)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为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。请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T。答案2 解析单摆周期公式T2 ，且klmg解得T2 。17(10分)如图所示，密度为08103 kg/m3的木球由长l100 cm的细绳固定在水中，将木球拉离平衡位置一很小角度后释放，水的粘滞阻力不计，木球摆动的周期多大？答案40 s解析该题中木球在竖直方向上受到重力和浮力，且浮力大于重力，因此等效的重力加速度是浮力和重力的合力产生的，即g等效木球摆动周期T2 由阿基米德原理F浮水gV排水g由式得g等效将g等效值代入式得T240 s。18(10分)弹簧振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，4 s内完成5次全振动。(1)这个弹簧振子的振幅、振动周期、频率各为多少？(2)4 s末振子的位移大小为多少？4 s内振子运动的路程为多少？(3)若其他条件不变，只是使振子改为在距平衡位置25 cm处由静止释放，该振子的周期为多少？答案(1)5 cm08 s125 Hz(2)5 cm100 c