人教版高中物理选修34第十一章《机械振动》单元检测题（解析版）

机械振动单元检测题一、单选题 1.对于做简谐运动的单摆，下列说法中正确的是()A 在位移为正的区间，速度和加速度都一定为负B 当位移逐渐增大时，回复力逐渐增大，振动的能量也逐渐增大C 摆球经过平衡位置时，速度最大，势能最小，摆线所受拉力最大D 摆球在最大位移处时，速度为零，处于平衡状态2.如图甲所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统当圆盘静止时，小球可稳定振动现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定改变圆盘匀速转动的周期，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示，则()甲乙A 此振动系统的固有频率约为3 HzB 此振动系统的固有频率约为0.25 HzC 若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变D 若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动3.如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60，C是圆环轨道的最高点，D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于)已知在同一时刻：a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点，c球由C点自由下落到M点，d球从D点静止出发沿圆环运动到M点则下列关于四个小球运动时间的关系，正确的是()AtbtctatdBtdtbtctaCtbtctatdDtdtbtcta4.如图所示，两段光滑圆弧轨道半径分别为R1和R2，圆心分别为O1和O2，所对应的圆心角均小于5，在最低点O平滑连接M点和N点分别位于O点左右两侧，距离MO小于NO.现分别将位于M点和N点的两个小球A和B(均可视为质点)同时由静止释放关于两小球第一次相遇点的位置，下列判断正确的是()A 恰好在O点B 一定在O点的左侧C 一定在O点的右侧D 条件不足，无法确定5.有一个弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时(t0)具有正的最大位移，则它的振动方程是()Ax8103sinmBx8103sinmCx8101sinmDx8101sinm6.下列运动中不属于机械运动的有()A 人体心脏的跳动B 地球绕太阳公转C 小提琴琴弦的颤动D 电视信号的发送7.如图所示，一个内壁光滑的半球形容器水平固定放置，一小球自容器的球心O点自由下落，经时间t1到达容器的底部B点，小球自A点由静止开始滑到B点，时间为t2，如改为由离B点很近的C点自由滑下，则滑到B点历时t3，下列叙述正确的是()At2t1 Bt2t1 Ct3t1 Dt3t18.如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图象，由图象可知()A 在0.1 s时，由于位移为零，所以振动能量为零B 在0.2 s时，振子具有最大势能C 在0.35 s时，振子具有的能量尚未达到最大值D 在0.4 s时，振子的动能最大9.如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力频率f的关系，下列说法正确的是(g10 m/s2，210)()A 摆长约为10 cmB 摆长约为10 mC 若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D 若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动10.一弹簧振子由平衡位置开始做简谐运动，并把此时作为计时零点，其周期为T.则振子在t1时刻(t1)与t1时刻相比较，相同的物理量是()A 振子的速度B 振子的加速度C 振子的回复力D 振子的动能11.惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟如图所示为摆的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动在甲地走的准确的摆钟移到乙地未做其他调整时摆动加快了，下列说法正确的是()A 甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动B 甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动C 乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动D 乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动12.若单摆的摆长不变，摆球的质量增为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的，则单摆的振动跟原来相比()A 频率不变，机械能不变B 频率不变，机械能改变C 频率改变，机械能改变D 频率改变，机械能不变二、多选题 13. 竖直悬挂的弹簧振子由最低点B开始作简谐运动，O为平衡位置，C为最高点，规定竖直向上为正方向，振动图象如图所示则以下说法中正确的是()A 弹簧振子的振动周期为2.0 sBt0.5 s时，振子的合力为零Ct1.5 s时，振子的速度最大，且竖直向下Dt2.0 s时，振子的加速度最大，且竖直向下14. 一个由绝缘轻绳和带电小球组成的单摆竖直悬挂，无外电场时，单摆摆线与竖直方向的夹角随时间t的变化图象如图，现施加一水平方向的匀强电场后，下列图象中不可能是该单摆的t图象是()A B C D 15 单摆原来的周期为T，下列哪种情况会使单摆周期发生变化()A 摆长减为原来的B 摆球的质量减为原来的C 振幅减为原来的D 重力加速度减为原来的16.对“用单摆测定重力加速度”的实验，下列说法正确的是()A 如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球，应选用铁球作摆球B 单摆偏角不超过5C 为便于改变摆长，可将摆线的一头绕在铁架台上的圆杆上以代替铁夹D 测量摆长时，应用力拉紧摆线17.如图甲所示，小球在内壁光滑的固定圆弧形轨道最低点附近做小角度振动，t0时，小球位于最低点，其振动图象如图乙所示，以下说法中正确的是()At1时刻小球的速度为零Bt2时刻小球的位移为零Ct3时刻小球的速度最大Dt4时刻小球的向心加速度为零三、实验题 18.下表是“用单摆测定重力加速度”实验中获得的有关数据：(1)利用上述数据，在图中描出lT2的图象(2)利用图象，取T25.2 s2时，l_m，重力加速度g_m/s2.19.用单摆测定重力加速度实验中：(1)除了细线、摆球、铁架台、铁夹、米尺之外，必需的仪器还有_；(2)为了减小实验误差：当摆球的直径约为2 cm时，比较合适的摆长应选_A80 cm B30 cmC10 cm(3)实验中，利用g，求得g，其摆长L和周期T的误差都会使最后结果产生误差，两者相比，_的误差影响较大；(4)在某次实验中，测得单摆振动50次全振动的时间如图所示，则单摆的周期T_s.四、计算题 20.如图所示，质量为M、倾角为的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数足够大，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块压缩弹簧使其长为L时将物块由静止开始释放，物块将在某一平衡位置两侧做简谐运动，在运动过程中斜面体始终处于静止状态，重力加速度为g.(1)求物块处于平衡位置时弹簧的伸长量；(2)依据简谐运动的对称性，求物块m在运动最低点的加速度大小；(3)若在斜面体的正下方安装一个压力传感器，求在物块m运动的全过程中，此压力传感器的最大示数21.如图所示是两个单摆的振动图象(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少？(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t0起，乙第一次到达右方最大位移处时，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？22.由密度为的金属小球组成的单摆，在空气中振动周期为T0，若把小球完全浸入水中成为水下单摆，则振动周期变为多大？(不计空气和水的阻力)答案解析1.【答案】C【解析】回复力Fkx，加速度a，若位移为正，加速度为负，但经过同一点速度有两个可能的方向，不一定为负，故A错误；回复力Fkx，当位移逐渐增大时，回复力逐渐增大，机械能守恒，不是增加；故B错误；摆球经过平衡位置时，动能最大，故速度最大，重力势能最小，摆线所受拉力最大，故C正确；摆球在最大位移处时，速度为零，受重力和拉力，二个力不共线，故不是平衡力，故D错误；故选C.2.【答案】A【解析】由振子的共振曲线可得，此振动系统的固有频率约为3 Hz，故A正确，B错误；振动系统的振动频率是由驱动力的频率决定的，所以若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，故C错误；共振曲线的峰值表示振子的固有频率，它是由振动系统本身的性质决定的，与驱动力的频率无关，故D错误3.【答案】C【解析】对于AM段，位移x1R，加速度a1g，根据x1a1t得，t12.对于BM段，位移x22R，加速度a2gsin 60g，根据x2a2t得，t2.对于CM段，位移x32R，加速度a3g，由x3gt得，t32.对于D小球，做类单摆运动，t4.故C正确4.【答案】C【解析】据题意，两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于5，把两球在圆弧上的运动看做等效单摆，等效摆长等于圆弧的半径，则M、N两球的运动周期分别为：TM2，TN2，两球第一次到达O点的时间分别为：tMTM，tNTN，由于R1R2，则tMtN，故两小球第一次相遇点的位置一定在O点的右侧5.【答案】A【解析】4 rad/s，当t0时，具有正的最大位移，则xA，所以初相，表达式为x8103sinm，A正确6.【答案】D【解析】人体心脏的跳动，心脏位置不断改变，是机械运动，故A错误；地球绕太阳运动，相对太阳的位置不断改变，是机械运动，故B错误；小提琴琴弦的颤动，是机械振动，属于机械运动，故C错误；电视信号的发送，是电磁波的传播，电磁波是场物质，不是宏观物体，故不是机械运动，故D正确7.【答案】B【解析】从O点自由下落做自由落体运动，根据Rgt2得，t1，从A点下滑，做变速圆周运动，在整个运动的过程中加速度小于g，但是路程大于R，可知时间t2一定大于t1，故A错误，B正确小球从C点自由滑下，做单摆的运动，可知t3T，可知t1t3，故C、D错误8.【答案】B【解析】弹簧振子做简谐运动，振动能量不变，振幅不变，选项A错；在0.2 s时位移最大，振子具有最大势能，选项B对；弹簧振子的振动能量不变，在0.35 s时振子具有的能量与其他时刻相同，选项C错；在0.4 s时振子的位移最大，动能为零，选项D错9.【答案】D【解析】由共振曲线可知：当驱动力频率f0.5 Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f0.5 Hz.由单摆的频率公式f得：Lm1 m故A、B错误；由单摆的频率公式f得知，当摆长增大时，单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的“峰”向左移动，故C错误，D正确10.【答案】D【解析】根据周期性和对称性可知，两时刻的时间间隔为，则可知两点的位移大小相等，方向相反，速度大小相等，方向相反，此时加速度大小相等，方向相反，只有动能相等11.【答案】C【解析】由甲到乙地摆动加快则说明周期变小，因T2，则重力加速度变大，要使周期不变小，则应增加摆长，即将螺母适当向下移动则C正确12.【答案】A【解析】单摆摆动的周期公式为T2，故周期与振幅、小球的质量均无关，摆长不变，故周期和频率均不变；最低点为重力势能零点，动能Ekmv2，质量增加为4倍，速度减小为倍，故动能不变，势能也不变，故机械能也不变13.【答案】ABC【解析】周期是振子完成一次全振动的时间，由图知，该振子的周期是2.0 s，故A正确；由图可知，t0.5 s时，振子位于平衡位置处，所以受到的合力为零，故B正确；由图可知，t1.5 s时，振子位于平衡位置处，对应的速度最大此时刻振子的位移方向从上向下，即振子的速度方向竖直向下，故C正确；由图可知，弹簧振子在t2.0 s时位于负的最大位移处，所以回复力最大，方向向上，则振子的加速度最大，且竖直向上，故D错误14.【答案】BD【解析】在重力场中，单摆的周期公式为：T2，其中的l是单摆的摆长；当施加一水平方向的匀强电场后，由几何关系可知，水平方向的电场力和竖直方向的重力相互垂直，所以合力：F合此时单摆的周期公式为：T2可知在复合场中单摆的周期小于只有重力作用时单摆的周期，因此t0时间内完成的单摆的次数增加，所以图象中不可能是该单摆的t图象有B、D.若所加电场电场力的方向和单摆摆线与竖直方向的夹角的正方向相同，则选项A正确；若电场力的方向和单摆摆线与竖直方向的夹角的正方向相反，则选项C正确本题选择图象中不可能是该单摆的t图象，所以选BD.15.【答案】AD【解析】由单摆周期公式可知周期仅与摆长、重力加速度有关16.【答案】AB【解析】摆球选择质量大一些，体积小一些的小球，如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球，应选用铁球作摆球，故A正确；当摆角小于5时，单摆的运动可以看成是简谐运动，所以单摆的摆角不超过5，故B正确；不能将摆线的一头绕在铁架台的圆杆上，这样单摆摆动时，摆长会发生变化，故C错误；测量摆长时，不能用力拉紧摆线，应测量挂上摆球后的自然长度，故D错误17.【答案】AB【解析】t1时刻小球位于最大位移处，速度为零，故A正确；t2时刻小球处于平衡位置，位移为零，B正确；t3时刻小球处于负向位移最大处，速度为0，故C错误；t4时刻小球处于平衡位置，速度最大，则向心加速度最大，故D错误18.【答案】(1)(2)1.39.86【解析】(1)描点作图如图所示(2)由图可知当T25.2 s2时，l1.3 m，得：gm/s29.86 m/s2.19.【答案】(1)秒表和游标卡尺(2)A(3)周期(4)2.02【解析】(1)在用单摆测定重力加速度实验中，需要用秒表测量周期，用米尺测量摆线的长度，用游标卡尺测量摆球的直径，所以实验必须的仪器