20182019学年粤教版高中物理选修34 第一章 机械振动 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修3-4 第一章 机械振动 单元测试一、单选题1.弹簧振子做简谐运动的图象如图所示，在t1到t2这段时间内()A.振子速度方向不变，加速度方向不变B.振子速度方向不变，加速度方向改变C.振子速度方向改变，加速度方向不变D.振子速度方向改变，加速度方向改变2.一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图象如图所示，由图可知，在t=4s时，质点的 ( )A.速度为正的最大值，加速度为零B.速度为负的最大值，加速度为零C.速度为零，加速度为负的最大值D.速度为零，加速度为正的最大值3.在一次消防演习中，质量为60kg的消防员欲到达距离楼顶l=40m处的房间。如图所示，他沿一条竖直悬垂的轻绳从静止开始匀加速下滑，当他滑到该房间的窗户A处时，突然停止下滑，同时用脚踢开窗户，自己反弹了一下，然后进入窗内。已知消防员从开始下滑到刚进入窗内共用了时间t=10s，试估算他沿绳子下滑时受到的摩擦力f大小最接近（）A.100NB.300NC.600ND.900N4.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 ，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5.如图所示，是一个单摆（10o），其周期为T，则下列正确的说法是（）A.把摆球的质量增加一倍，其周期变小B.把摆角变小时，则周期也变小C.此摆由OB运动的时间为T/4D.摆球BO时，动能向势能转化6.如图所示，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A_A0 ， T _ _T0 （）A.小于 大于B.小于 小于C.大于 大于D.大于 小于7.下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固 ， 则()驱动力频率/Hz304050607080受迫振动振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固60 HzB.60 Hzf固70 HzC.50 Hzf固60 HzD.以上三项都不对二、多选题8.有两个振动，其表达式分别是x1=5sin（100t+ ） cm，x2=5sin（100t+ ） cm，下列说法正确的是（ ） A.它们的振幅相同B.它们的周期相同C.它们的相位差恒定D.它们的振动步调一致9.作简谐运动的物体每次通过平衡位置时（ ） A.位移为零，动能为零B.动能最大，势能最小C.速率最大，振动加速度为零D.速率最大，回复力不一定为零10.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时,下列说法中正确的是 () A.振子在振动过程 中,速度相同时,弹簧 的长度一定相等,弹性势能相等B.振子从最低点向平衡位置运动的过程中,弹簧弹力始 终做负功C.振子在运动过程中的回复力由弹簧弹力和振子重力的合力提供D.振子在运动过程中,系统的机械能守恒三、填空题11.铁轨上每根钢轨长12 m，若支持车厢的弹簧 固有周期为0.6 s， 那么列车以_m/s速度行驶时，车厢振动最厉害。 12.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间，则：该摆摆长为_cm如果测得的g值偏小，可能的原因是_A测摆线长时摆线拉得过紧B摆线上端悬点末固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过迟按下D实验中误将49次全振动记为50次 13.某振子做简谐运动的表达式为x=2sin（2t+ ）cm则该振子振动的周期为_初相位为_4s内的路程为_ 四、解答题14.平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正方），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=4cm当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置求：（i）P、Q间的距离；（ii）从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程 五、实验探究题15.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：（1）摆动时偏角应满足的条件是_，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_（填“高”或“低”）点的位置，且用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期图甲中秒表示数为一单摆全振动50次所经过的时间，则单摆振动周期为_s （2）用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为_cm （3）若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g=_ 六、综合题（共1题；共10分）16.如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，mA=0.1kg，mB=0.5kg，系统静止时弹簧伸长15cm，若剪断A、B间的细绳，A做简谐振动，求：（1）其最大加速度是多少？ （2）其振幅是多少？ 答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】从振子的位移时间图象可以看出，位移逐渐变小并反向增加，故运动方向没有改变，即速度方向不变；振子先靠近平衡位置再远离平衡位置，故弹性势能变小后变大，根据机械能守恒定律可知，动能先变大后变小，故速度先变大后变小；弹性势能先变小后变大，故行变量先变小后变大，故弹力先变小后变大，故加速度先变小后变大，经过平衡位置弹力方向改变，故加速度方向也改变。【分析】结合实际模型，得到振子的位移由正值逐渐变小并反向变大，然后得到速度和加速度的变化规律。2.【答案】C 【解析】【分析】在t=4s时，质点的位移为正向最大，质点的速度为零，而加速度方向总是与位移方向相反，大小与位移大小成正比，则加速度为负向最大故选C【点评】 根据简谐运动的位移图象直接读出质点的位移与时间的关系当物体位移为零时，质点的速度最大，加速度为零；当位移为最大值时，速度为零，加速度最大加速度方向总是与位移方向相反，位移为正值，加速度为负值3.【答案】B 【解析】【分析】消防员先加速下滑，然后做单摆运动，总时间为10s，而运动员做单摆运动的周期为，所以消防员做单摆的运动时间为，故消防员加速下滑的时间为，所以根据公式可得，根据牛顿第二定律可得，解得，故选B。【点评】做本题的关键一定要清楚消防员的 运动过程分为两个过程，一是匀加速下滑过程，一是单摆运动。4.【答案】C 【解析】【解答】解：由单摆的周期公式 ，可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由 可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，但质量增加，所以高度减小，因此振幅改变，所以C正确故选：C【分析】由单摆的周期公式 可以判断单摆的周期的变化，由 可以判断单摆的能量的变化，从而可以判断振幅的变化5.【答案】C 【解析】【分析】单摆周期公式为，由此可知AB错；摆球BO时，动能增大势能减小，势能向动能转化，D错。【点评】难度较小，单摆的周期与摆球质量无关，注意在运动过程中绳子拉力不做功，明确能量的变化。6.【答案】B 【解析】【解答】解：当物块向右通过平衡位置时a、b之间的粘胶脱开，a向右做减速运动，b向右匀速运动，弹簧振子总的机械能将减小，振幅减小，即有AA0 根据弹簧振子简谐运动的周期公式T=2 ，知，振子的质量减小，周期减小，则有TT0 B符合题意，ACD不符合题意故答案为：B【分析】本题关键要抓住弹簧振子的振幅与机械能的关系和周期公式进行分析。7.【答案】C 【解析】【解答】从如图所示的共振曲线，可判断出 与 相差越大，受迫振动的振幅越小； 与 越接近，受迫振动的振幅越大并从中看出 越接近 ，振幅的变化越慢比较各组数据知 在 范围内时，振幅变化最小，因此， ，即C选项正确。【分析】做受迫振动的物体，在它的固有频率等于或接近于策动力的频率时，振幅显著增大；如果固有频率和策动力的频率相差较大时，那么受迫振动的振幅就小。二、多选题8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】解：结合简谐运动的表达式为x=Asin（t+），A为振幅，为圆频率，可知，第一个方程：x1=5sin （100t+ ） cm；振幅是5cm，圆频率为100，周期 s，初相位为 ；第二个方程：x2=5sin （100t+ ） cm；振幅是5cm，圆频率为100， ，初相位为 A、这两个振动具有相等的振幅和圆频率、周期由于它们的圆频率是相等的，所以它们的相位差恒定故A正确，B正确，C正确；D、由于它们的初相位不同，所以它们的振动步调不一致故D错误故选：ABC【分析】简谐运动的表达式为x=Asin（t+），A为振幅，为圆频率根据=2f，可求出频率将所给时间代入振动方程，即可解答9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：AB、振动质点的位移是指离开平衡位置的位移，故经过平衡位置时位移一定为零，速度最大，故动能最大，势能最小，故A错误，B正确；CD、简谐运动中，在平衡位置，回复力F=kx=0，故加速度a= =0，速率是最大的，故C正确，D错误；故选：BC【分析】简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，速度最大，势能最小10.【答案】C,D 【解析】【解答】振子在平衡位置两侧往复运动,速度相同的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点,这时弹簧长度明显不等,A错;振子由最低点向平衡位置运动的过程中,弹簧对振子施加的力 指向平衡位置,做正功,B错;振子运动过程中的回复力由振子所受合力提供且运动过程中机械能守恒,故C、D对。【分析】振子在竖直方向上做简谐运动，重力和弹力的合力提供向心力，动能、弹性势能和重力势能之和守恒；简谐运动具有对称性，关于平衡位置对称的点动能相同。三、填空题11.【答案】20 【解析】【解答】对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时发生共振现象，所以列车的速度 时，车厢振动最厉害【分析】当物体受到的驱动力频率与物体的固有频率相等，振动物体产生共振现象。12.【答案】98.50；B 【解析】【解答】解：摆长为：L=l+ =97.50cm+1.00cm=98.50cm；根据T=2 得：g= A、测量摆长时，线拉得过紧，则摆长的测量值偏大，重力加速度测量值偏大故A错误B、误将摆线长当作摆长，没有加上球的半径，摆长的测量值偏小，重力加速度测量值偏小故B正确C、开始计时时，秒表按下迟了，周期的测量值偏小，重力加速度测量值偏大故C错误D、实验中误将49次全振动记为50次，周期的测量值偏小，重力加速度测量值偏大故D错误故选：B故答案为：98.50 B；【分析】单摆的摆长等于摆线的长度与摆球的半径之和，完成一次全振动的时间叫做周期；根据单摆的周期公式得出重力加速度的表达式，从而判断出g值偏小的原因13.【答案】1s；32cm 【解析】【解答】解：根据振动方程x=2sin（2t+ ）cm，知角频率=2rad/s，周期 ，初相 ，4s内完成全振动的次数 次，1次全振动的路程4A4s内的路程s=44A=16A=162cm=32cm故答案为：1s 32cm【分析】由振动方程可直接读出该振动的角频率、振幅和初相；再求解周期和频率四、解答题14.【答案】解：（i）当波传到P点时，O点恰好处于波峰，则O点振动了 个周期，P到O的距离OP= =35cm，则=28cm，波传到P点时间为t1= =1.25s，因波传到Q点时，Q过平衡位置往上振动，过 到达波峰，所以波从P传到Q的时间t2=5 =4.75s=4T+ 则P到Q距离PQ=4+ =133cm（ii）波传到Q点时间为t=t1+5=6.25s=6T+ T，则波源振动总路程为d=64A+A=100cm答：（i）P、Q间的距离为133cm；（ii）从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程为100cm 【解析】【分析】（i）根据题意P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，所以OP= ，根据周期计算距离；（ii）根据周期计算时间的长短，根据振幅计算通过的路程的大小五、实验探究题15.【答案】（1）偏角小于5；低；2.01（2）99.70（3）【解析】【解答】解：（1）小球的偏角在很小（5）时，小球的振动才近似看成简谐运动在摆球经过最低点时开始计时，产生的时间误差较小由秒表读出时间t=90+12.50s=102.50s，则单摆的周期为T= s=2.01s；（2）刻度尺的最小刻度为1mm，则由图乙读出悬点到球心之间的距离为0.9970m，则单摆摆长的测量值为L=0.9970m=99.70cm（3）单摆的周期公式T= 得：g= ；故答案为：（1）偏角小于5、低、2.01；（2）99.70；（3） 【分析】（1）当摆动时的角度很小的时候，sin，单摆的运动才可以看作是简谐运动。（2）该小问考察的是刻度尺的读数，需要注意的是刻度尺读数要向分度值后面再估读一位。（3）利用公式T=2，把前两问