20182019学年鲁科版高中物理选修34 第1章 机械振动 单元测试

2019-2019学年鲁科版高中物理选修3-4 第1章 机械振动 单元测试一、单选题1.如图所示是描绘沙摆振动图象的实验装置和木板上留下的实验结果沙摆的运动可看作简谐运动若用手向外拉木板的速度是0.20m/s，木板的长度是0.60m，那么下列说法中正确的是（ ）A.该沙摆的周期为3sB.该沙摆的频率为1.5HzC.这次实验所用的沙摆的摆长约为56cmD.这次实验所用的沙摆的摆长约为1.5m2.已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6m则两单摆摆长la与lb分别为（ ） A.la=2.5 m，lb=0.9 mB.la=0.9 m，lb=2.5 mC.la=2.4 m，lb=4.0 mD.la=4.0 m，lb=2.4 m3.如图为某个弹簧振子做简谐运动的图像,由图像可知() A.由于在0.1s末振幅为零,所以振子的振动能量为零B.在0.2s末振子具有最大势能C.在0.4s末振子具有的能量尚未达到最大值D.在0.4s末振子的动能最大4.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（ ） A.位移减少时，加速度减少，速度也减少B.位移方向总是跟加速度方向相反，跟速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向跟位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向跟速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向跟速度方向相反5.弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O开始计时，经过0.3s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2s，振子第二次经过P点，则该振子第三次经过P点是所需的时间为（ ） A.1.6sB.1.1sC.0.8sD.0.33s6.在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图象如图所示假设向右的方向为正方向，则物体加速度向右且速度向右的时间段是（ ）A.0 s到1 s内B.1 s到2 s内C.2 s到3 s内D.3 s到4 s内7.如图所示，光滑轨道的半径为2 m，C点为圆心正下方的点，A、B两点与C点相距分别为6 cm与2 cm，a、b两小球分别从A、B两点由静止同时释放，则两小球相碰的位置是()A.C点B.C点右侧C.C点左侧D.不能确定二、多选题8.如图所示为一质点的简谐运动图象由图可知（ ）A.质点的运动轨迹为正弦曲线B.t=0时，质点正通过平衡位置向正方向运动C.t=0.25s时，质点的速度方向与位移的正方向相同D.质点运动过程中，两端点间的距离为0.1m9.如图所示，一质点在x轴上以O为平衡位置做简谐运动，其振幅为8cm，周期为4st=0时物体在x=4cm处，向x轴负方向运动，则（ ）A.质点在t=1Os时所处的位置为x=+4 cmB.质点在t=1Os时所处的位置为x=4 cmC.由起始位置运动到x=4cm处所需的最短时间为 sD.由起始位罝运动到x=4cm处所需的最短时间为 s10.甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知()A.两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲F乙21C.振子甲速度为零时，振子乙速度最大D.振子的振动频率之比f甲f乙12三、填空题11.一质点做简谐振动，振动图象如图所示，在t1、t2时刻这个质点相同的物理量有：_、_、_。12.如图所示,在水平方向上振动的弹簧振子的受力情况分别是_、_、_。13.一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越小，则在这段时间内，振子的位移越来越_，速度越来越_，其位置越来越_平衡位置，振子的速度方向与加速度方向_。 四、实验探究题14.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，如图甲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，结果如图乙所示，则该摆球的直径为_mm （3）图丙振动图象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次全振动的图象，已知sin5=0.087，sin15=0.26，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） 五、综合题15.如图所示为某物体做简谐运动的图像，回答下列问题：（1）由PQ，位移与速度如何变化？ （2）由MN，位移如何变化？ 16.弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t=0.2s时，振子速度第一次变为v；在t=0.5s时，振子速度第二次变为v，已知B、C之间的距离为25cm （1）求弹簧振子的振幅A； （2）求弹簧振子振动周期T和频率f； （3）求振子在4s内通过的路程及4.1s末的位移大小 答案解析部分一、单选题1.【答案】C 【解析】【解答】解：AB、木板水平匀速运动，运动时间为：t= = s=3s设沙摆的周期为T，由图看出，2T=t，得：T=1.5s频率为 f= = = Hz，故AB错误CD、由单摆的周期T=2 ，得沙摆的摆长 L= = 0.56m=56cm，故C正确，D错误故选：C【分析】木板水平匀速运动，由板长和速度求出运动的时间此时间等于沙摆周期的两倍，则知沙摆的周期，再由单摆的周期公式求出摆长2.【答案】B 【解析】【解答】解：设甲完成10次全振动所经历的时间为t，则 Ta= ，Tb= 得到Ta：Tb=3：5又因为Ta=2 ，Tb=2 =2 ，可解得：La=0.9mLb=2.5m故选B【分析】单摆完成一次全振动的时间为一个周期，根据a完成10次全振动时，b摆在相同时间内完成6次全振动，确定两个单摆的周期关系，由单摆的周期公式T=2 研究摆长的关系3.【答案】B 【解析】【解答】简谐运动的能量是守恒的,故A、C错; 末、 末位移最大,动能为零,势能最大,故B对,D错。【分析】由位移图象分析位移的变化，确定速度变化，即可判断动能和势能的变化。4.【答案】C 【解析】【解答】解：A、位移减小时，质点靠近平衡位置，加速度减小，速度增大故A错误BD、位移方向总跟加速度方向相反，质点经过同一位置，位移方向总是由平衡位置指向质点所在位置，而速度方向两种，可能与位移方向相同，也可能与位移方向相反；加速度的方向有可能与速度方向相同或相反故BD错误C、物体运动方向指向平衡位置时，位移方向由平衡位置指向物体，所以速度方向跟位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向跟位移方向相同故C正确故选：C【分析】简谐运动的位移是指质点离开平衡位置的位移，方向从平衡位置指向质点所在位置当质点背离平衡位置时，位移增大，速度减小，加速度增大，加速度方向总是与位移方向相反，指向平衡位置，质点做非匀变速运动当质点靠近平衡位置时，位移减小，速度增大，加速度减小5.【答案】D 【解析】【解答】解：若从O点开始向右振子按下面路线振动，作出示意图如图，则振子的振动周期为 T1=4（0.3+ 0.2）s=1.6s，则该质点再时间t1=T0.2s=1.4s，经第三次经过P点若振子从O点开始向左振动，则按下面路线振动，作出示意图如图，设从P到O的时间为t，则 0.2+t= 解得：t= s则周期 T=4（ +0.1）s= s则该质点再时间t2=T0.2s= s0.33s，经第三次经过P点故D正确，ABC错误故选：D【分析】分析质点可能的运动情况，画出运动轨迹，确定周期，即一次全振动所用的时间，再确定经过多长时间质点第三次经过P点6.【答案】D 【解析】【解答】解：由由F=Kx可知位移为负则加速度为正即为向右，图中应为24S，位移图象的斜率等于速度，向右为正，在24S内则斜率为正的时间段为34S；则物体加速度向右且速度向右的时间段为34S，则D正确故选：D【分析】由F=Kx可知位移为负方向时力的方向为正，则加速度为正即为向右；根据位移图象的斜率等于速度分析速度的方向7.【答案】A 【解析】【解答】由于半径远大于运动的弧长，小球都做简谐运动，类似于单摆因为在同一地点，周期只与半径有关，与运动的弧长无关，故两球同时到达C点，故选项A正确。【分析】由题，两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于 ，把两球在圆弧上的运动看做等效单摆运动，根据单摆的周期公式，即可判断相遇的位置。二、多选题8.【答案】C,D 【解析】【解答】解：A、简谐运动图象反映质点的位移随时间变化的情况，不是质点的运动轨迹，故A错误B、t=0时，质点离开平衡位置的位移最大，速度为零，故B错误C、根据图象的斜率表示速度，则t=0.25s时，质点的速度为正值，则速度方向与位移的正方向相同故C正确D、质点运动过程中，两端点间的距离等于2倍的振幅，为 S=2A=25cm=10cm=0.1m，故D正确故选：CD【分析】位移时间图象不是质点的运动轨迹根据图象的斜率表示速度分析振动的运动方向质点运动过程中，两端点间的距离等于2倍的振幅9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：简谐运动振动方程的一般表示式为：x=Asin（t+0），根据题给条件有：A=8cm=0.08m，= rad/s所以 x=0.08sin（0.5t+0）m将t=0时，x0=0.04m代入得：0.04=0.08sin0解得初相：0= 或0= 因为t=0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取 0= 所求的振动方程为：x=0.08sin（0.5t+ ）mA、质点在t=1Os时所处的位置为x=0.08sin（0.51+ ）=0.04 m=4 cm故A错误，B正确；C、由于t=0时刻质点向x轴负方向运动，所以由起始位置运动到x=4cm处所需的最短时间为回到平衡位置后直接再到达x=4cm处的时间，由振动的对称性可知，两段时间相等回到平衡位置的时间： s，所以由起始位置运动到x=4cm处所需的最短时间为t=2t1= s故C正确，D错误故选：BC【分析】简谐运动振动方程的一般表达式x=Asin（t+0），由= 求出将在t=0时，位移是4cm代入即可求解振动方程然后依据该方程分析即可10.【答案】C,D 【解析】【解答】由题图可知 ，因此振子不相同，A选项不正确，D选项正确由题图可知C正确因 ， ，由于 和 关系未知，因此无法判断 ，所以B不正确【分析】由振动图象读出两弹簧振子周期之比，根据周期公式 分析弹簧振子是否完全相同由图读出两振子位移最大值之比，但由于振子的劲度系数可能不等，无法确定回复力最大值之比振子甲速度为零时，振子乙速度最大频率与周期互为倒数。三、填空题11.【答案】速度相同；动能相同；弹性势能相同 【解析】【解答】由振动图象读出两个时刻质点的位 移大小相等、方向相反，则加速度和回复力也大小相等、方向相反，所以动能相同，弹性势能相同，在t1、t2时刻质点的位置关于平衡位置对称，而且都沿负方向运动，所以速度相同。【分析】水平弹簧振子做简谐振动，只有当振子通过同一点或关于平衡位置对称位置时，速度大小相等，动能相等由图能读出位移，判断振子的位置关系来分析动能、动量、速度和加速度的关系。12.【答案】重力；支持力；弹簧的弹力 【解析】【解答】回复力是按力的作用效果命名的,不是性质力,在对物体进行受力分析时是对性质力进行分析,因此不能添加上回复力。回复力可以是几个力的合力,也可以是某个力的分力,故小球受到重力、支持力和弹簧的弹力作用。【分析】弹簧振子所受力有重力、支持力和弹力。13.【答案】小；大；靠近；相同 【解析】【解答】加速度减小，说明位移减小，其位置靠近平衡位置，速度方向指向平衡位置，与加速度方向相同，由于这个过程中外力做正功，所以振子的速度变大。【分析】简谐运动的位移是指质点离开平衡位置的位移，方向从平衡位置指向质点所在位置当质点背离平衡位置时，位移增大，速度减小，加速度增大，加速度方向总是与位移方向相反，指向平衡位置，质点做非匀变速运动当质点靠近平衡位置时，位移减小，速度增大，加速度减小。四、实验探究题14.【答案】（1）A,C（2）12.0（3）A 【解析】【解答】解：（1）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，是为了防止动过程中摆长发生变化，如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时，方便调节摆长，故AC正确，故选：AC（2）游标卡尺示数为：d=12mm+00.1mm=12.0mm；（3）当摆角小于等于5时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为：10.087m=8.7cm，当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做3050次全振动，求平均值，所以A合乎实验要求且误差最小故选：A故答案为：AC12.0A【分析】当摆角小于等于5时，我们认为小球做单摆运动，游标卡尺的示数等于主尺示数与游标尺示数之和；摆长为悬点到球心的距离；对于测量误差可根据实验原理进行分析；五、综合题15.【答案】（1）由PQ,物体远离平衡位置运动