高中物理 第十一章 机械振动过关检测 新人教版选修3-4.doc

第十一章过关检测(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15小题只有一个选项正确,第68 小题有多个选项正确)1.一简谐运动的图象如图所示,在0.10.15 s 这段时间内()a.加速度增大,速度变小,加速度和速度的方向相同b.加速度增大,速度变小,加速度和速度的方向相反c.加速度减小,速度变大,加速度和速度的方向相反d.加速度减小,速度变大,加速度和速度的方向相同解析:由图象可知,在t=0.1 s时,质点位于平衡位置,t=0.15 s时,质点到达负向最大位移处,因此在t=0.10.15 s这段时间内,质点刚好处于由平衡位置向负向最大位移处运动的过程中,其位移为负值,且数值增大,速度逐渐减小,而加速度逐渐增大,为加速度逐渐增大的减速运动,故加速度方向与速度方向相反,因此选项b正确。答案:b2.做简谐运动的单摆摆长不变,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12,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,振幅不变解析:单摆振动的频率与摆长和所在地的重力加速度有关,与质量、振幅大小无关,题中单摆振动的频率不变;单摆振动过程中机械能守恒,振子在平衡位置的动能等于其在最大位移处的势能,因此,题中单摆的振幅改变,选项c正确。答案:c3.某同学看到一只鸟落在树枝上的p处(如图所示),树枝在10 s 内上下振动了6次。鸟飞走后,他把50 g的砝码挂在p处,发现树枝在10 s内上下振动了12次。将50 g的砝码换成500 g的砝码后,他发现树枝在15 s内上下振动了6次。试估计鸟的质量最接近()a.50 g b.200 g c.500 g d.550 g解析:由题意,m1=50 g时,t1=1012 s=56 s;m2=500 g时,t2=156 s=52 s,可见质量m越大,周期t也越大。鸟的振动周期t3=53 s,因为t1t3t2,鸟的质量应满足m1m3g乙,将摆长缩短b.g甲g乙,将摆长放长c.g甲g乙,将摆长放长解析:走时变快了,说明周期t=2lg变小了,即g乙g甲,若要恢复原来的周期,则需把摆长变长,使lg不变。答案:b6.右图为某鱼漂的示意图。当鱼漂静止时,水位恰好在o点。用手将鱼漂往下按,使水位到达m点。松手后,鱼漂会上下运动,水位在mn之间来回移动。不考虑阻力的影响,下列说法正确的是()a.鱼漂的运动是简谐运动b.水位在o点时,鱼漂的速度最大c.水位到达m点时,鱼漂具有向下的加速度d.鱼漂由上往下运动时,速度越来越大解析:设鱼漂的横截面积为s,o点以下的长度为h。当鱼漂静止时,水位恰好在o点,说明在o点浮力等于重力,即mg=gsh。可取o点所在位置为平衡位置,取竖直向下为正,当鱼漂被下按x时,水位在o点上方x处,此时合力为f合=mg-gs(h+x)=-gsx,同理可得水位在o点下方时也满足此式。因为、g、s都是确定量,所以上述关系式满足简谐运动的条件(f合=-kx),鱼漂做的是简谐运动,选 项a正确;o点是平衡位置,所以o点时鱼漂的速度最大,选项b正确;水位到达m点时,鱼漂具有向上的加速度,选项c错误;鱼漂由上往下运动时,可能加速也可能减速,选项d错误。答案:ab7.一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大到一定数值的过程中,该物体的振幅可能()a.逐渐增大b.逐渐减小c.先逐渐增大,后逐渐减小d.先逐渐减小,后逐渐增大解析:当驱动力频率等于固有频率时,做受迫振动的物体发生共振现象,振幅最大。由于没有说明驱动力频率最后的情况,因此a、c两项都有可能。答案:ac8.某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x随时间t变化的关系为x=asin t,振动图象如图所示,下列说法正确的是()a.弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同b.第3 s末振子的位移大小为22ac.从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向发生变化d.从第3 s末到第5 s末,振子的加速度方向发生变化解析:弹簧在第1 s末与第3 s末所在位置相同,所以弹簧的长度相同,选项a正确;由图象可知振子振动周期t=8 s,=2t=4 rad/s,所以第3 s末振子的位移大小为x=asin43=22a,选项b正确;从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向没有发生变化,选项c错误;从第3 s末到第5 s末,振子的位移方向发生了变化,根据f=-kx,a=fm可知,加速度方向发生变化,选项d正确。答案:abd二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)9.如图所示,一弹簧振子在mn间沿光滑水平杆做简谐运动,坐标原点o为平衡位置,mn=8 cm。从小球经过图中n点时开始计时,到第一次经过o点的时间为0.2 s,则小球的振动周期为s,该简谐运动的表达式为x=cm。解析:振动周期t=40.2 s=0.8 s;振幅为4 cm,圆频率=2t=52 rad/s,因小球经过题图中n点时开始计时,故振动方程应为余弦函数,即x=4cos52t(cm)。答案:0.84cos52t10.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。此后,分别取l和t的对数,所得到的lg t-lg l图线为(选填“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,由此得到该地重力加速度g=。解析:(1)磁性小球位于最低点时离传感器最近,磁感应强度测量值最大;连续两次通过最低点的时间间隔为t2,所以t=(n-1)t2,t=2tn-1。(2)由单摆周期公式t=2lg得lg t=12lg l+lg 2-12lg g,所以lg t-lg l图线为直线,lg 2-12lg g=c,g=42102c。答案:(1)数据采集器最低点(或平衡位置)2tn-1(2)直线42102c三、计算题(每小题16分,共32分)11.下图为a、b两个简谐运动的位移时间图象。请根据图象写出这两个简谐运动的表达式。解析:依据图象确定a、b两物体各自振动的振幅、周期,再结合简谐运动的一般表达式即可。由图象可知,对简谐运动a,初相位0=,振幅a=0.5 cm,周期t=0.4 s,=2t=5 rad/s,则a对应的简谐运动的表达式为x=0.5 sin(5t+) cm。对简谐运动b,0=2,振幅a=0.2 cm,周期t=0.8 s,则=2t=2.5 rad/s,因此b对应的简谐运动的表达式为x=0.2 sin(2.5t+2) cm。答案:x=0.5sin(5t+) cmx=0.2sin(2.5t+2) cm12.如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2 kg,在拉力f的作用下,在t=0时由静止开始竖直向上做匀加速运动。一个装有水平振针的振动频率为5 hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得oa=1.5 cm,bc=3.5 cm。求自玻璃板开始运动,经过多长时间才开始接通电动音叉的电源?接通电源时,玻璃板的速度是多大?(g取10 m/s2)解析:由题意可得,振针振动周期t0=0.2 s,经过oa与bc所用的时间均为t=