20182019學(xué)年粵教版高中物理選修34 第一章 機(jī)械振動(dòng) 單元測(cè)試

1、2019-2019學(xué)年粵教版高中物理選修3-4 第一章 機(jī)械振動(dòng) 單元測(cè)試一、單項(xiàng)選擇題1.彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如下圖 ,在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)()A.振子速度方向不變 ,加速度方向不變B.振子速度方向不變 ,加速度方向改變C.振子速度方向改變 ,加速度方向不變D.振子速度方向改變 ,加速度方向改變2.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) ,其位移x與時(shí)間t的關(guān)系圖象如下圖 ,由圖可知 ,在t=4s時(shí) ,質(zhì)點(diǎn)的 ( )A.速度為正的最大值 ,加速度為零B.速度為負(fù)的最大值 ,加速度為零C.速度為零 ,加速度為負(fù)的最大值D.速度為零 ,加速度為正的最大值3.在一次消防演習(xí)中 ,質(zhì)量為60kg的消防員欲到達(dá)距離樓

2、頂l=40m處的房間。如下圖 ,他沿一條豎直懸垂的輕繩從靜止開(kāi)始勻加速下滑 ,當(dāng)他滑到該房間的窗戶A處時(shí) ,突然停止下滑 ,同時(shí)用腳踢開(kāi)窗戶 ,自己反彈了一下 ,然后進(jìn)入窗內(nèi)。消防員從開(kāi)始下滑到剛進(jìn)入窗內(nèi)共用了時(shí)間t=10s ,試估算他沿繩子下滑時(shí)受到的摩擦力f大小最接近A.100NB.300NC.600ND.900N4.做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變 ,假設(shè)擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍 ,擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的 ,那么單擺振動(dòng)的 A.頻率、振幅都不變B.頻率、振幅都改變C.頻率不變、振幅改變D.頻率改變、振幅不變5.如下圖 ,是一個(gè)單擺10o ,其周期為T ,那么以下正確的說(shuō)法是A.把擺球

3、的質(zhì)量增加一倍 ,其周期變小B.把擺角變小時(shí) ,那么周期也變小C.此擺由OB運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T/4D.擺球BO時(shí) ,動(dòng)能向勢(shì)能轉(zhuǎn)化6.如下圖 ,一輕彈簧一端固定 ,另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子 ,該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的物塊在光滑水平面上左右振動(dòng) ,振幅為A0 , 周期為T0 當(dāng)物塊向右通過(guò)平衡位置時(shí) ,a、b之間的粘膠脫開(kāi)；以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T ,那么A_A0 , T _ _T0 A.小于 大于B.小于 小于C.大于 大于D.大于 小于7.下表記錄了某受迫振動(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率變化的關(guān)系 ,假設(shè)該振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f固 , 那么()驅(qū)動(dòng)力頻率/Hz30405

4、0607080受迫振動(dòng)振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固60 HzB.60 Hzf固70 HzC.50 Hzf固60 HzD.以上三項(xiàng)都不對(duì)二、多項(xiàng)選擇題8.有兩個(gè)振動(dòng) ,其表達(dá)式分別是x1=5sin100t+ cm ,x2=5sin100t+ cm ,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A.它們的振幅相同B.它們的周期相同C.它們的相位差恒定D.它們的振動(dòng)步調(diào)一致9.作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體每次通過(guò)平衡位置時(shí) A.位移為零 ,動(dòng)能為零B.動(dòng)能最大 ,勢(shì)能最小C.速率最大 ,振動(dòng)加速度為零D.速率最大 ,回復(fù)力不一定為零10.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是

5、 () A.振子在振動(dòng)過(guò)程 中,速度相同時(shí),彈簧 的長(zhǎng)度一定相等,彈性勢(shì)能相等B.振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈簧彈力始 終做負(fù)功C.振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由彈簧彈力和振子重力的合力提供D.振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒三、填空題11.鐵軌上每根鋼軌長(zhǎng)12 m ,假設(shè)支持車廂的彈簧 固有周期為0.6 s , 那么列車以_m/s速度行駛時(shí) ,車廂振動(dòng)最厲害。 12.某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中 ,先測(cè)得擺線長(zhǎng)為97.50cm ,擺球直徑為2.00cm ,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間 ,那么：該擺擺長(zhǎng)為_(kāi)cm如果測(cè)得的g值偏小 ,可能的原因是_A測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線

6、拉得過(guò)緊B擺線上端懸點(diǎn)末固定 ,振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng) ,使擺線長(zhǎng)度增加了C開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí) ,秒表過(guò)遲按下D實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次 13.某振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=2sin2t+ cm那么該振子振動(dòng)的周期為_(kāi)初相位為_(kāi)4s內(nèi)的路程為_(kāi) 四、解答題14.平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播 ,P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)均位于x軸正方 ,P與O的距離為35cm ,此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間波源自t=0時(shí)由平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng) ,周期T=1s ,振幅A=4cm當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí) ,波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過(guò)5s ,平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置求：iP、Q間

7、的距離；ii從t=0開(kāi)始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí) ,波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程 五、實(shí)驗(yàn)探究題15.在“用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中：1擺動(dòng)時(shí)偏角應(yīng)滿足的條件是_ ,為了減小測(cè)量周期的誤差 ,計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí) ,擺球應(yīng)是經(jīng)過(guò)最_填“高或“低點(diǎn)的位置 ,且用秒表測(cè)量單擺完成屢次全振動(dòng)所用的時(shí)間 ,求出周期圖甲中秒表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所經(jīng)過(guò)的時(shí)間 ,那么單擺振動(dòng)周期為_(kāi)s 2用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng) ,測(cè)量情況如圖乙所示O為懸掛點(diǎn) ,從圖乙中可知單擺的擺長(zhǎng)為_(kāi)cm 3假設(shè)用L表示擺長(zhǎng) ,T表示周期 ,那么重力加速度的表達(dá)式為g=_ 六、綜合題共1題；共10分16.如下圖

8、,豎直懸掛的輕彈簧下端系著A、B兩物體 ,mA=0.1kg ,mB=0.5kg ,系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)15cm ,假設(shè)剪斷A、B間的細(xì)繩 ,A做簡(jiǎn)諧振動(dòng) ,求：1其最大加速度是多少？ 2其振幅是多少？ 答案解析局部一、單項(xiàng)選擇題1.【答案】B 【解析】【解答】從振子的位移時(shí)間圖象可以看出 ,位移逐漸變小并反向增加 ,故運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有改變 ,即速度方向不變；振子先靠近平衡位置再遠(yuǎn)離平衡位置 ,故彈性勢(shì)能變小后變大 ,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知 ,動(dòng)能先變大后變小 ,故速度先變大后變?。粡椥詣?shì)能先變小后變大 ,故行變量先變小后變大 ,故彈力先變小后變大 ,故加速度先變小后變大 ,經(jīng)過(guò)平衡位置彈力方向改變

9、,故加速度方向也改變?！痉治觥拷Y(jié)合實(shí)際模型 ,得到振子的位移由正值逐漸變小并反向變大 ,然后得到速度和加速度的變化規(guī)律。2.【答案】C 【解析】【分析】在t=4s時(shí) ,質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大 ,質(zhì)點(diǎn)的速度為零 ,而加速度方向總是與位移方向相反 ,大小與位移大小成正比 ,那么加速度為負(fù)向最大應(yīng)選C【點(diǎn)評(píng)】 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象直接讀出質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系當(dāng)物體位移為零時(shí) ,質(zhì)點(diǎn)的速度最大 ,加速度為零；當(dāng)位移為最大值時(shí) ,速度為零 ,加速度最大加速度方向總是與位移方向相反 ,位移為正值 ,加速度為負(fù)值3.【答案】B 【解析】【分析】消防員先加速下滑 ,然后做單擺運(yùn)動(dòng) ,總時(shí)間為10s ,而運(yùn)發(fā)

10、動(dòng)做單擺運(yùn)動(dòng)的周期為 ,所以消防員做單擺的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 ,故消防員加速下滑的時(shí)間為 ,所以根據(jù)公式可得 , ,根據(jù)牛頓第二定律可得 ,解得 ,應(yīng)選B?！军c(diǎn)評(píng)】做此題的關(guān)鍵一定要清楚消防員的 運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)過(guò)程 ,一是勻加速下滑過(guò)程 ,一是單擺運(yùn)動(dòng)。4.【答案】C 【解析】【解答】解：由單擺的周期公式 ,可知 ,單擺擺長(zhǎng)不變 ,那么周期不變 ,頻率不變；振幅A是反映單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量大小的物理量 ,由 可知 ,擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的動(dòng)能不變 ,但質(zhì)量增加 ,所以高度減小 ,因此振幅改變 ,所以C正確應(yīng)選：C【分析】由單擺的周期公式 可以判斷單擺的周期的變化 ,由 可以判斷單擺的能量的變化 ,從而

11、可以判斷振幅的變化5.【答案】C 【解析】【分析】單擺周期公式為 ,由此可知AB錯(cuò)；擺球BO時(shí) ,動(dòng)能增大勢(shì)能減小 ,勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化 ,D錯(cuò)?！军c(diǎn)評(píng)】難度較小 ,單擺的周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān) ,注意在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩子拉力不做功 ,明確能量的變化。6.【答案】B 【解析】【解答】解：當(dāng)物塊向右通過(guò)平衡位置時(shí)a、b之間的粘膠脫開(kāi) ,a向右做減速運(yùn)動(dòng) ,b向右勻速運(yùn)動(dòng) ,彈簧振子總的機(jī)械能將減小 ,振幅減小 ,即有AA0 根據(jù)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式T=2 ,知 ,振子的質(zhì)量減小 ,周期減小 ,那么有TT0 B符合題意 ,ACD不符合題意故答案為：B【分析】此題關(guān)鍵要抓住彈簧振子的振幅與機(jī)械能的關(guān)系和周

12、期公式進(jìn)行分析。7.【答案】C 【解析】【解答】從如下圖的共振曲線 ,可判斷出 與 相差越大 ,受迫振動(dòng)的振幅越?。?與 越接近 ,受迫振動(dòng)的振幅越大并從中看出 越接近 ,振幅的變化越慢比擬各組數(shù)據(jù)知 在 范圍內(nèi)時(shí) ,振幅變化最小 ,因此 , ,即C選項(xiàng)正確?！痉治觥孔鍪芷日駝?dòng)的物體 ,在它的固有頻率等于或接近于策劃力的頻率時(shí) ,振幅顯著增大；如果固有頻率和策劃力的頻率相差較大時(shí) ,那么受迫振動(dòng)的振幅就小。二、多項(xiàng)選擇題8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】解：結(jié)合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=Asint+ ,A為振幅 ,為圓頻率 ,可知 ,第一個(gè)方程：x1=5sin 100t+ cm；振幅是5cm

13、 ,圓頻率為100 ,周期 s ,初相位為 ；第二個(gè)方程：x2=5sin 100t+ cm；振幅是5cm ,圓頻率為100 , ,初相位為 A、這兩個(gè)振動(dòng)具有相等的振幅和圓頻率、周期由于它們的圓頻率是相等的 ,所以它們的相位差恒定故A正確 ,B正確 ,C正確；D、由于它們的初相位不同 ,所以它們的振動(dòng)步調(diào)不一致故D錯(cuò)誤應(yīng)選：ABC【分析】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=Asint+ ,A為振幅 ,為圓頻率根據(jù)=2f ,可求出頻率將所給時(shí)間代入振動(dòng)方程 ,即可解答9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：AB、振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移是指離開(kāi)平衡位置的位移 ,故經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)位移一定為零 ,速度最大 ,故動(dòng)能最大 ,

14、勢(shì)能最小 ,故A錯(cuò)誤 ,B正確；CD、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中 ,在平衡位置 ,回復(fù)力F=kx=0 ,故加速度a= =0 ,速率是最大的 ,故C正確 ,D錯(cuò)誤；應(yīng)選：BC【分析】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是回復(fù)力為零的位置 ,速度最大 ,勢(shì)能最小10.【答案】C,D 【解析】【解答】振子在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng),速度相同的位置可能出現(xiàn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn),這時(shí)彈簧長(zhǎng)度明顯不等,A錯(cuò);振子由最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈簧對(duì)振子施加的力 指向平衡位置,做正功,B錯(cuò);振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由振子所受合力提供且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,故C、D對(duì)?！痉治觥空褡釉谪Q直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) ,重力和彈力的合力提供向心力 ,動(dòng)能、

15、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能之和守恒；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性 ,關(guān)于平衡位置對(duì)稱的點(diǎn)動(dòng)能相同。三、填空題11.【答案】20 【解析】【解答】對(duì)于受迫振動(dòng) ,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相等時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象 ,所以列車的速度 時(shí) ,車廂振動(dòng)最厲害【分析】當(dāng)物體受到的驅(qū)動(dòng)力頻率與物體的固有頻率相等 ,振動(dòng)物體產(chǎn)生共振現(xiàn)象。12.【答案】98.50；B 【解析】【解答】解：擺長(zhǎng)為：L=l+ =97.50cm+1.00cm=98.50cm；根據(jù)T=2 得：g= A、測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí) ,線拉得過(guò)緊 ,那么擺長(zhǎng)的測(cè)量值偏大 ,重力加速度測(cè)量值偏大故A錯(cuò)誤B、誤將擺線長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng) ,沒(méi)有加上球的半徑 ,擺長(zhǎng)的測(cè)量值偏小 ,重力加速度測(cè)

16、量值偏小故B正確C、開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí) ,秒表按下遲了 ,周期的測(cè)量值偏小 ,重力加速度測(cè)量值偏大故C錯(cuò)誤D、實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次 ,周期的測(cè)量值偏小 ,重力加速度測(cè)量值偏大故D錯(cuò)誤應(yīng)選：B故答案為：98.50 B；【分析】單擺的擺長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度與擺球的半徑之和 ,完成一次全振動(dòng)的時(shí)間叫做周期；根據(jù)單擺的周期公式得出重力加速度的表達(dá)式 ,從而判斷出g值偏小的原因13.【答案】1s；32cm 【解析】【解答】解：根據(jù)振動(dòng)方程x=2sin2t+ cm ,知角頻率=2rad/s ,周期 ,初相 ,4s內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù) 次 ,1次全振動(dòng)的路程4A4s內(nèi)的路程s=44A=16A=162cm=32

17、cm故答案為：1s 32cm【分析】由振動(dòng)方程可直接讀出該振動(dòng)的角頻率、振幅和初相；再求解周期和頻率四、解答題14.【答案】解：i當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí) ,O點(diǎn)恰好處于波峰 ,那么O點(diǎn)振動(dòng)了 個(gè)周期 ,P到O的距離OP= =35cm ,那么=28cm ,波傳到P點(diǎn)時(shí)間為t1= =1.25s ,因波傳到Q點(diǎn)時(shí) ,Q過(guò)平衡位置往上振動(dòng) ,過(guò) 到達(dá)波峰 ,所以波從P傳到Q的時(shí)間t2=5 =4.75s=4T+ 那么P到Q距離PQ=4+ =133cmii波傳到Q點(diǎn)時(shí)間為t=t1+5=6.25s=6T+ T ,那么波源振動(dòng)總路程為d=64A+A=100cm答：iP、Q間的距離為133cm；ii從t=0開(kāi)始到平衡位

18、置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí) ,波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程為100cm 【解析】【分析】i根據(jù)題意P與O的距離為35cm ,此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間 ,所以O(shè)P= ,根據(jù)周期計(jì)算距離；ii根據(jù)周期計(jì)算時(shí)間的長(zhǎng)短 ,根據(jù)振幅計(jì)算通過(guò)的路程的大小五、實(shí)驗(yàn)探究題15.【答案】1偏角小于5；低；2.01299.703【解析】【解答】解：1小球的偏角在很小5時(shí) ,小球的振動(dòng)才近似看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) ,產(chǎn)生的時(shí)間誤差較小由秒表讀出時(shí)間t=90+12.50s=102.50s ,那么單擺的周期為T= s=2.01s；2刻度尺的最小刻度為1mm ,那么由圖乙讀出懸點(diǎn)到球心之間的距離為0.9970m ,那么單擺擺長(zhǎng)的測(cè)量值為L(zhǎng)=0.9970m=99.70cm3單擺的周期公式T= 得：g= ；故答案為：1偏角小于5、低、2.01；299.70；3 【分析】1當(dāng)擺動(dòng)時(shí)的角度很小的時(shí)候 ,sin ,單擺的運(yùn)動(dòng)才可以看作是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。2該小問(wèn)考察的是刻度尺的讀數(shù) ,需要注意的是刻度尺讀數(shù)要向分度值后面再估讀一位。3利用