人教版高中物理选修3-4第十一章-机械振动测试含答案及详细解析

1、精选优质文档-倾情为你奉上绝密启用前2020年秋人教版高中物理选修3-4第十一章 机械振动测试本试卷共100分，考试时间120分钟。 一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分) 1.关于单摆，下列说法中正确的是 ()A 摆球运动中的回复力是摆线拉力和重力的合力B 摆球在运动过程中，经过轨迹上的同一点时，加速度是相同的C 摆球在运动过程中，加速度的方向始终指向平衡位置D 摆球经过平衡位置时，加速度为零2.如图为某质点的振动图象，由图象可知()A 质点的振动方程为x2sin 50t(cm)B 在t0.01 s时质点的加速度为负向最大CP时刻质点的振动方向向下D 从0.02 s至0.03 s

2、质点的动能减小，势能增大3.把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动()A 变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长B 变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长C 变快了，要使它恢复准确，应增加摆长D 变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长4.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5.某质点在04 s的振动图象如图所示，则下列说法正确的是()A 质点振动的周期是2 sB 在01 s内质点做初速度为零的加速运动C

3、在t2 s时，质点的速度方向沿x轴的负方向D 质点振动的振幅为20 cm6.一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则()A 此单摆的固有周期约为0.5 sB 此单摆的摆长约为1 mC 若摆长增大，单摆的固有频率增大D 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动7.在竖直平面内的一段光滑圆弧轨道上有等高的两点M、N，它们所对圆心角小于10°，P点是圆弧的最低点，Q为弧NP上的一点，在QP间搭一光滑斜面，将两小滑块(可视为质点)分别同时从Q点和M点由静止释放，则两小滑块的相遇点一定在()AP点B 斜面PQ上的一点CPM弧上的一点D 滑块质量较大的那一侧8.如图所

4、示是半径很大的光滑凹球面的一部分，有一个小球第一次自A点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v1，用时为t1；第二次自B点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v2，用时为t2，下列关系正确的是()At1t2，v1>v2Bt1>t2，v1<v2Ct1<t2，v1>v2Dt1>t2，v1>v29.如图是研究质点做受迫振动的实验装置已知弹簧和悬挂物体组成的系统的固有周期为T0，如果摇动手柄，手柄均匀转动的周期为T1.则下列说法正确的是()A 手柄不动，拉一下悬挂物体使其振动，其振动的周期为T1B 手柄以周期T1均匀转动时，稳定后悬挂物体振动的周期为T0C

5、 手柄以周期T1均匀转动时，稳定后悬挂物体振动的周期为T1D 当手柄转动的周期改变时，悬挂物体振动的周期不会随之改变10.如图所示，固定曲面AC是一段半径为4.0 m的光滑圆弧形成的，圆弧与水平方向相切于A点，AB10 cm.现将一小物体先后从弧面顶端C和圆弧中点D处由静止释放，到达弧面底端时的速度分别为v1和v2，所需时间为t1和t2，则下列关系正确的是()Av1v2，t1t2Bv1v2，t1t2Cv1v2，t1t2Dv1v2，t1t2二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分) 11.(多选)如图所示为某一质点的振动图象，|x1|x2|，由图可知，在t1和t2两个时刻，质点振动的速度v

6、1、v2与加速度a1、a2的关系为()Av1v2，方向相同Bv1v2，方向相反Ca1a2，方向相同Da1a2，方向相反12.(多选)如图所示，一个弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，O点为平衡位置，下列说法中正确的有()A 它在A、B两点时动能为零B 它经过O点时加速度方向不发生变化C 它远离O点时做匀减速运动D 它所受回复力的方向总跟它偏离平衡位置的位移方向相反13.(多选)如图所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M，若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，m和M无相对运动而一起运动，下列说法正确的()A 振幅不变B 振幅减小C 最大速度不变D 最大速

7、度减小14.(多选)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，且竖直向下三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分) 15.学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆)，如图1所示让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示甲同学猜

8、想：复摆的周期应该与板的质量有关乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离.丙同学猜想：复摆的摆长应该大于.理由是：若OC段看成细线，线拴在C处，C点以下部分的重心离O点的距离显然大于.为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索：图1图2(1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶(质量不计)粘好，测量其摆动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点则证明了甲同学的猜想是_的(选填“正确”或“错误”)(2)用T0表示板长为L的复摆看成摆长为单摆的周期计算值(T02)，用T表示板长为L的复摆的实际周期测量值计算与测量的数据如表：由上表可知，复摆的等效摆长_(选填“

9、大于”“小于”或“等于”)(3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处理，所选坐标如图2.请在坐标纸上作出TT0图象，并根据图象中反映出的规律求出_(结果保留三位有效数字，其中L等是板长为L时的等效摆长T2)四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分) 16.如图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？(g取10 m/s2)如果把此摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为1.6 m/s2，它在月球上做50次全振动要用多少时间？17.如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐

10、运动在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为Ff0.当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为Ffx.细线对木块的摩擦不计求：(重力加速度为g)(1)Ff0的大小；(2)Ffx的大小18.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，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OA1 cm，OB4 cm，OC9 cm，求外力F的大小(g取10 m/s2)答案解析1.【答案】B【解析】单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分

11、力，故A错误；摆球在运动过程中，经过轨迹上的同一点时，受力不变，故加速度相同，故B正确；摆球在运动过程中，回复力产生的加速度的方向始终指向平衡位置，而向心加速度指向悬点，合成后，方向在变化，故C错误；单摆过平衡位置时，由于具有向心加速度，所受的合力指向悬点，不为零，D错误2.【答案】D【解析】由图知，振幅A2 cm，周期T4×102s，则角频率50 rad/s，质点的振动方程为xAsint2sin 50t(cm)，故A错误；在t0.01 s时质点的位移为负向最大，由a知，加速度为正向最大，故B错误；P时刻图象的斜率为正，则质点的振动方向向上，故C错误；从0.02 s至0.03 s，质

12、点的位移增大，离开平衡位置，则质点的动能减小，势能增大，故D正确3.【答案】B【解析】把标准摆钟从北京移到赤道上，重力加速度g变小，则周期T2T0，摆钟显示的时间小于实际时间，因此变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长，B正确4.【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5.【答案】C【解析】由图知，振动周期是4 s，振幅为10 cm，故A、D错误；在01 s内质点从平衡位置向最大位移处运动

13、，速度减小，做减速运动，故B错误；在t2 s时，质点经过平衡位置向负向最大位移处运动，速度沿x轴负向，故C正确6.【答案】B【解析】由共振条件知单摆固有频率为f0.5 Hz，则其固有周期为T2 s，选项A错；由单摆周期公式T2，可求得单摆摆长为l1 m，选项B对；摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C、D错7.【答案】B【解析】沿斜面下滑的物体：设圆弧的半径为r，NP与竖直方向的夹角是，NP距离为2rcos，加速度为gcos，时间：t12；沿圆弧下滑的小球的运动类似于简谐振动，周期T2，时间：t2；明显t2t1，故B正确8.【答案】A【解析】从A、B点均做单摆

14、模型运动，t1，t2，R为球面半径，故t1t2；A点离平衡位置远些，高度差大，故从A点滚下到达平衡位置O时速度大，即v1v2.9.【答案】C【解析】手柄不动，拉一下悬挂物体使其振动，是自由振动，其振动的周期为T0，故A错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，故手柄以周期T1均匀转动时，稳定后悬挂物体振动的周期为T1，故B错误，C正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，故当手柄转动的周期改变时，悬挂物体振动的周期会随之改变，故D错误10.【答案】A【解析】小球的运动可视为简谐运动(单摆运动)，根据周期公式T22，知小球在C点和D点释放，运动到O点的时间相等，都等于.根据动能定理有：mghmv20，知

15、C点的h大，所以从C点释放到达O点的速度大，故A正确11.【答案】AD【解析】由图象可知，t1、t2两时刻，质点都在沿x轴负方向运动，越靠近平衡位置，速度越大，故选项A正确由Fkx可知F1F2，对于同一质点来说，a1a2且方向相反，选项D正确12.【答案】AD【解析】振子经过A、B两点时速度为零，动能为零，当振子经过O点时，速度最大，动能最大，故A正确；由于振子的加速度方向总是指向平衡位置，振子在AO间运动时，加速度向右，在OB间运动时，加速度向左，所以经过O点时加速度方向要发生变化，故B错误；振子远离O点时，位移增大，加速度增大，做加速度增大的变减速运动，故C错误；回复力的方向总跟它偏离平衡

16、位置的位移方向相反，故D正确13.【答案】AD【解析】振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，m和M无相对运动而一起运动，离开平衡位置的最大位移未变，所以振幅不变，故A正确，B错误；振子在平衡位置时，速度最大，根据能量守恒得，从最大位移处到平衡位置，弹性势能转化为振子的动能，弹性势能与以前比较未变，但振子的质量变大，所以最大速度变小，故D正确，C错误14.【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

17、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15.【答案】(1)错误(2)大于(3)1.16【解析】把两个相同的木板完全重叠在一起，构成的复摆质量大于单个木板复摆的质量，而两者周期相同，说明复摆的周期与质量无关，证明甲同学的猜想是错误的由表格看出，周期测量值T大于周期计算值T0，由单摆的周期公式T2知，复摆的等效摆长大于用描点作图法作出TT0图线如图所示，由数学知识求得：图线的斜率k1.16，则由T2，T02得：1.16.16.【答案】1 m10 cm245 s【解析】题图是单摆的共振曲线，当驱动力频率为0.5 Hz时单摆产生了共振现象；则单摆的固有频率即为0.5 Hz，固有周期为T2 s，振幅为10 cm；根据单摆的周期公式T2，摆长为：L1 m把此摆拿到月球上去，周期为：T22×3.14×4.9 s做50次全振动时间为：t50T50×4.9245 s.17.【答案】(1)mg(2)mg【解析】(1)经过平衡位置时，回复力为0，对于A有：Ff0mg(2)在平衡位置时对于A、B组成的系统有：kx0(mM)g向下离开平衡位置的位移