（浙江专版）2018年高中物理 第11章 机械振动章末过关检测 新人教版选修3-4.doc

第11章 机械振动章末过关检测一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1单摆通过平衡位置时，小球受到的回复力()a指向地面 b指向悬点c数值为零 d垂直于摆线解析：选c做简谐运动的小球，只有在离开平衡位置时才受到回复力，“平衡位置”的意义就是回复力为零的位置，c正确。2下列现象中，属于共振现象的是()a杂技演员荡秋千越荡越高b下雨前雷声隆隆不绝c在山谷里说话有回声d湖面上的树叶随水波荡漾解析：选a杂技演员用周期性外力驱动，使秋千越荡越高，且驱动力频率恰好等于秋千的固定频率，属于共振现象；b、c都属于声音的反射，d是受迫振动。3如图所示为某质点在04 s内的振动图象，则()a质点振动的振幅是4 mb质点振动的频率为4 hzc质点在4 s内经过的路程为8 md质点在t1 s到t3 s的时间内，速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向，且速度先增大后减小解析：选c由题图可知质点振动的振幅a2 m，周期t4 s，则频率f0.25 hz，选项a、b错误；质点在4 s内经过的路程s4a8 m，选项c正确；质点从t1 s到t3 s的时间内，速度一直沿x轴负方向，选项d错误。4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，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：选c单摆振动的频率只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。5脱水机把衣服脱水完毕后切断电源，电动机还要转一会儿才能停下来，在这一过程中，发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈，然后又慢慢振动直至停止运转，其中振动很剧烈的原因是()a脱水机没有放平稳b电动机在这一时刻转快了c电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等d是脱水机出现了故障解析：选c由于电动机的转动，使脱水机做受迫振动。而切断电源后电动机转动的频率是逐渐变慢的，当它的频率接近或等于脱水机的固有频率时，发生共振现象，c正确。6两个弹簧振子，甲的固有频率是100 hz，乙的固有频率是400 hz，若它们均在频率是300 hz的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后()a甲的振幅较大，振动频率是100 hzb乙的振幅较大，振动频率是300 hzc甲的振幅较大，振动频率是300 hzd乙的振幅较大，振动频率是400 hz解析：选b振动稳定后，受迫振动的频率等于驱动力频率，选项a、d错；由于乙的固有频率更接近驱动力频率，所以乙的振幅较大，选项b对，c错。7某同学在研究单摆的受迫振动时，得到如图所示的共振曲线。横轴表示驱动力的频率，纵轴表示稳定时单摆振动的振幅。已知重力加速度为g，下列说法中正确的是()a由图中数据可以估算出摆球的摆长b由图中数据可以估算出摆球的质量c由图中数据可以估算出摆球的最大动能d如果增大该单摆的摆长，则曲线的峰将向右移动解析：选a从单摆的共振曲线可以得出单摆的固有频率，单摆的固有频率等于振幅最大时的驱动力的频率，根据单摆的频率可以计算出单摆的周期，根据单摆的周期公式可以算出单摆的摆长，选项a正确；从单摆的周期无法计算出单摆的摆球质量和摆球的最大动能，选项b、c错误；如果增大单摆的摆长，单摆的周期增大，频率减小，曲线的峰将向左移动，选项d错误。8某质点做简谐运动，其位移与时间的关系式为：x3sin(t) cm，则下列说法不正确的是()a质点的振幅为3 cmb质点振动的周期为3 sc质点振动的周期为 sdt0.75 s时刻，质点回到平衡位置解析：选c由x3sin(t) cm可知，a3 cm，t3 s，a、b正确，c错误；将t0.75 s代入关系式中可得：x0，故t0.75 s时，质点回到平衡位置，d正确。二、多项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)9一物体做受迫振动，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：选ac当驱动力的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的频率最后的情况，因此a、c选项都有可能。10如图甲所示，小球在内壁光滑的固定半圆形轨道最低点附近做小角度振动，其振动图象如图乙所示，以下说法正确的是()at1时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最小bt2时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最小ct3时刻小球速度为零，轨道对它的支持力最大dt4时刻小球速度最大，轨道对它的支持力最大解析：选ad小球在t1和t3时刻，位移最大，小球速度为零，轨道对小球支持力最小；在t2和t4时刻，位移为零，小球速度最大，轨道对小球的支持力最大。a、d正确。11如图所示，在一条张紧的绳上挂7个摆，先让a摆振动起来，则其余各摆也随之振动，已知a、b、f三摆的摆长相同，则下列判断正确的是()a7个摆的固有频率都相同b振动稳定后7个摆的振动频率都相同cb、f摆的摆长与a摆相同，它们的振幅最大d除a摆外，d、e摆离a摆最近，它们的振幅最大解析：选bc7个摆的摆长不完全相同，固有频率不相同，选项a错；a摆振动起来后，带动其余6个摆做受迫振动，振动稳定后7个摆的振动频率都相同，选项b对；b、f摆的摆长与a摆相同，发生共振，选项c对，d错。12一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等，但方向相反，那么这两个时刻弹簧振子的()a速度一定大小相等，方向相反b加速度一定大小相等，方向相反c位移一定大小相等，方向相反d以上三项都不对解析：选bc由弹簧振子的运动规律知，当弹簧弹力大小相等、方向相反时，这两时刻振子的位移大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，b、c正确；由于物体的运动方向在两时刻可能为同向，也可能为反向，故a错误。13.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时质点速度最大，加速度为0b在t1 s时，质点的速度达到最大值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轴负方向解析：选bct4 s时质点位于正的最大位移处，加速度值最大，a错误；在t1 s时质点位于平衡位置，速度达到最大，b正确；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，位移沿x轴负方向，d错误。14如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是()a甲、乙两摆的振幅之比为21bt2 s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能为零c甲、乙两摆的摆长之比为41d甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等解析：选ab由题图知甲、乙两摆的振幅分别为2 cm、1 cm，故选项a正确；t2 s时，甲摆在平衡位置处，乙摆在振动的最大位移处，故选项b正确；由单摆的周期公式t2 ，得到甲、乙两摆的摆长之比为14，故选项c错误；因摆球摆动的最大偏角未知，故选项d错误。三、非选择题(本题共4小题，共44分)15(8分)根据单摆周期公式t2 ，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_ mm。(2)(多选)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_。a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大些、体积小些的c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔t即为单摆周期te拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期t解析：(1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm60.1 mm18.6 mm。(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小、密度大的；偏角不超过5，a、b正确，c错误；为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后取平均值计算出一次全振动所用的时间，d错误，e正确。答案：(1)18.6(2)abe16(10分)如图所示是一个单摆的共振曲线。(1)若单摆所处环境的重力加速度g取9.8 m/s2，试求此摆的摆长；(2)若将此单摆移到高山上，共振曲线的“峰”将怎样移动？解析：(1)由题图知，单摆的固有频率f0.3 hz。由单摆的周期公式t2得f 解得l m2.8 m(2)由f 知，将单摆移动到高山上，重力加速度g减小，其固有频率f减小，故共振曲线的“峰”将向左移动。答案：(1)2.8 m(2)向左移动17(12分)弹簧振子以o点为平衡位置在b、c两点之间做简谐运动，b、c相距20 cm。某时刻振子处于b点，经过0.5 s，振子首次到达c点，求：(1)振动的周期和频率；(2)振子在5 s内通过的路程及5 s末的位移大小；(3)振子在b点的加速度大小跟它距o点4 cm处p点的加速度大小的比值。解析：(1)由题意可知，振子由bc经过半个周期，即0.5 s，故t1.0 s，f1 hz。(2)振子经过1个周期通过的路程s10.4 m。振子5 s内振动了五个周期，回到b点，通过的路程：s5s12 m，位移大小x10 cm0.1 m。(3)由fkx可知：在b点时fbk0.1，在p点时fpk0.04，故52。答案：(1)1.0 s1 hz(2)2 m0.1 m(3)5218(14分)如图所示为一弹簧振子的振动图象，求：(1)该振子简谐运动的表达式；(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？解析：(1)由题图可得：a5 cm，t4 s，0则 rad/s故该振子做简谐运动的表达式为：x5sin t cm。(2)由题图可知，在t2 s