20182019學年粵教版高中物理選修34 第一章 機械振動 單元測試

1、2019-2019學年粵教版高中物理選修3-4 第一章 機械振動 單元測試一、單項選擇題1.彈簧振子做簡諧運動的圖象如下圖 ,在t1到t2這段時間內(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)點做簡諧運動 ,其位移x與時間t的關系圖象如下圖 ,由圖可知 ,在t=4s時 ,質(zhì)點的 ( )A.速度為正的最大值 ,加速度為零B.速度為負的最大值 ,加速度為零C.速度為零 ,加速度為負的最大值D.速度為零 ,加速度為正的最大值3.在一次消防演習中 ,質(zhì)量為60kg的消防員欲到達距離樓

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始勻加速下滑 ,當他滑到該房間的窗戶A處時 ,突然停止下滑 ,同時用腳踢開窗戶 ,自己反彈了一下 ,然后進入窗內(nèi)。消防員從開始下滑到剛進入窗內(nèi)共用了時間t=10s ,試估算他沿繩子下滑時受到的摩擦力f大小最接近A.100NB.300NC.600ND.900N4.做簡諧振動的單擺擺長不變 ,假設擺球質(zhì)量增加為原來的4倍 ,擺球經(jīng)過平衡位置時速度減小為原來的 ,那么單擺振動的 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 ,是一個單擺10o ,其周期為T ,那么以下正確的說法是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 ,那么周期也變小C.此擺由OB運動的時間為T/4D.擺球BO時 ,動能向勢能轉(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兩個小物塊粘在一起組成的物塊在光滑水平面上左右振動 ,振幅為A0 , 周期為T0 當物塊向右通過平衡位置時 ,a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動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的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關系 ,假設該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固 , 那么()驅(qū)動力頻率/Hz30405

4、0607080受迫振動振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固60 HzB.60 Hzf固70 HzC.50 Hzf固60 HzD.以上三項都不對二、多項選擇題8.有兩個振動 ,其表達式分別是x1=5sin100t+ cm ,x2=5sin100t+ cm ,以下說法正確的選項是 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.它們的振動步調(diào)一致9.作簡諧運動的物體每次通過平衡位置時 A.位移為零 ,動能為零B.動能最大 ,勢能最小C.速率最大 ,振動加速度為零D.速率最大 ,回復力不一定為零10.當一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時,以下說法中正確的選項是

5、 () A.振子在振動過程 中,速度相同時,彈簧 的長度一定相等,彈性勢能相等B.振子從最低點向平衡位置運動的過程中,彈簧彈力始 終做負功C.振子在運動過程中的回復力由彈簧彈力和振子重力的合力提供D.振子在運動過程中,系統(tǒng)的機械能守恒三、填空題11.鐵軌上每根鋼軌長12 m ,假設支持車廂的彈簧 固有周期為0.6 s , 那么列車以_m/s速度行駛時 ,車廂振動最厲害。 12.某同學在做“利用單擺測重力加速度的實驗中 ,先測得擺線長為97.50cm ,擺球直徑為2.00cm ,然后用秒表記錄了單擺振動50次所用的時間 ,那么：該擺擺長為_cm如果測得的g值偏小 ,可能的原因是_A測擺線長時擺線

6、拉得過緊B擺線上端懸點末固定 ,振動中出現(xiàn)松動 ,使擺線長度增加了C開始計時時 ,秒表過遲按下D實驗中誤將49次全振動記為50次 13.某振子做簡諧運動的表達式為x=2sin2t+ cm那么該振子振動的周期為_初相位為_4s內(nèi)的路程為_ 四、解答題14.平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播 ,P、Q為x軸上的兩個點均位于x軸正方 ,P與O的距離為35cm ,此距離介于一倍波長與二倍波長之間波源自t=0時由平衡位置開始向上振動 ,周期T=1s ,振幅A=4cm當波傳到P點時 ,波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s ,平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置求：iP、Q間

7、的距離；ii從t=0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時 ,波源在振動過程中通過的路程 五、實驗探究題15.在“用單擺測定重力加速度的實驗中：1擺動時偏角應滿足的條件是_ ,為了減小測量周期的誤差 ,計時開始時 ,擺球應是經(jīng)過最_填“高或“低點的位置 ,且用秒表測量單擺完成屢次全振動所用的時間 ,求出周期圖甲中秒表示數(shù)為一單擺全振動50次所經(jīng)過的時間 ,那么單擺振動周期為_s 2用最小刻度為1mm的刻度尺測擺長 ,測量情況如圖乙所示O為懸掛點 ,從圖乙中可知單擺的擺長為_cm 3假設用L表示擺長 ,T表示周期 ,那么重力加速度的表達式為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)靜止時彈簧伸長15cm ,假設剪斷A、B間的細繩 ,A做簡諧振動 ,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、單項選擇題1.【答案】B 【解析】【解答】從振子的位移時間圖象可以看出 ,位移逐漸變小并反向增加 ,故運動方向沒有改變 ,即速度方向不變；振子先靠近平衡位置再遠離平衡位置 ,故彈性勢能變小后變大 ,根據(jù)機械能守恒定律可知 ,動能先變大后變小 ,故速度先變大后變?。粡椥詣菽芟茸冃『笞兇?,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 ,質(zhì)點的位移為正向最大 ,質(zhì)點的速度為零 ,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 ,那么加速度為負向最大應選C【點評】 根據(jù)簡諧運動的位移圖象直接讀出質(zhì)點的位移與時間的關系當物體位移為零時 ,質(zhì)點的速度最大 ,加速度為零；當位移為最大值時 ,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 ,加速度為負值3.【答案】B 【解析】【分析】消防員先加速下滑 ,然后做單擺運動 ,總時間為10s ,而運發(fā)

10、動做單擺運動的周期為 ,所以消防員做單擺的運動時間為 ,故消防員加速下滑的時間為 ,所以根據(jù)公式可得 , ,根據(jù)牛頓第二定律可得 ,解得 ,應選B?！军c評】做此題的關鍵一定要清楚消防員的 運動過程分為兩個過程 ,一是勻加速下滑過程 ,一是單擺運動。4.【答案】C 【解析】【解答】解：由單擺的周期公式 ,可知 ,單擺擺長不變 ,那么周期不變 ,頻率不變；振幅A是反映單擺運動過程中的能量大小的物理量 ,由 可知 ,擺球經(jīng)過平衡位置時的動能不變 ,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；擺球BO時 ,動能增大勢能減小 ,勢能向動能轉(zhuǎn)化 ,D錯。【點評】難度較小 ,單擺的周期與擺球質(zhì)量無關 ,注意在運動過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：當物塊向右通過平衡位置時a、b之間的粘膠脫開 ,a向右做減速運動 ,b向右勻速運動 ,彈簧振子總的機械能將減小 ,振幅減小 ,即有AA0 根據(jù)彈簧振子簡諧運動的周期公式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】此題關鍵要抓住彈簧振子的振幅與機械能的關系和周

12、期公式進行分析。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 ,受迫振動的振幅越??； 與 越接近 ,受迫振動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 ,振幅變化最小 ,因此 , ,即C選項正確?！痉治觥孔鍪芷日駝拥奈矬w ,在它的固有頻率等于或接近于策劃力的頻率時 ,振幅顯著增大；如果固有頻率和策劃力的頻率相差較大時 ,那么受迫振動的振幅就小。二、多項選擇題8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】解：結(jié)合簡諧運動的表達式為x=Asint+ ,A為振幅 ,為圓頻率 ,可知 ,第一個方程：x1=5sin 100t+ cm；振幅是5cm

13、 ,圓頻率為100 ,周期 s ,初相位為 ；第二個方程：x2=5sin 100t+ cm；振幅是5cm ,圓頻率為100 , ,初相位為 A、這兩個振動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 ,所以它們的振動步調(diào)不一致故D錯誤應選：ABC【分析】簡諧運動的表達式為x=Asint+ ,A為振幅 ,為圓頻率根據(jù)=2f ,可求出頻率將所給時間代入振動方程 ,即可解答9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：AB、振動質(zhì)點的位移是指離開平衡位置的位移 ,故經(jīng)過平衡位置時位移一定為零 ,速度最大 ,故動能最大 ,

14、勢能最小 ,故A錯誤 ,B正確；CD、簡諧運動中 ,在平衡位置 ,回復力F=kx=0 ,故加速度a= =0 ,速率是最大的 ,故C正確 ,D錯誤；應選：BC【分析】簡諧運動的平衡位置是回復力為零的位置 ,速度最大 ,勢能最小10.【答案】C,D 【解析】【解答】振子在平衡位置兩側(cè)往復運動,速度相同的位置可能出現(xiàn)在關于平衡位置對稱的兩點,這時彈簧長度明顯不等,A錯;振子由最低點向平衡位置運動的過程中,彈簧對振子施加的力 指向平衡位置,做正功,B錯;振子運動過程中的回復力由振子所受合力提供且運動過程中機械能守恒,故C、D對?！痉治觥空褡釉谪Q直方向上做簡諧運動 ,重力和彈力的合力提供向心力 ,動能、

15、彈性勢能和重力勢能之和守恒；簡諧運動具有對稱性 ,關于平衡位置對稱的點動能相同。三、填空題11.【答案】20 【解析】【解答】對于受迫振動 ,當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時發(fā)生共振現(xiàn)象 ,所以列車的速度 時 ,車廂振動最厲害【分析】當物體受到的驅(qū)動力頻率與物體的固有頻率相等 ,振動物體產(chǎn)生共振現(xiàn)象。12.【答案】98.50；B 【解析】【解答】解：擺長為：L=l+ =97.50cm+1.00cm=98.50cm；根據(jù)T=2 得：g= A、測量擺長時 ,線拉得過緊 ,那么擺長的測量值偏大 ,重力加速度測量值偏大故A錯誤B、誤將擺線長當作擺長 ,沒有加上球的半徑 ,擺長的測量值偏小 ,重力加速度測

16、量值偏小故B正確C、開始計時時 ,秒表按下遲了 ,周期的測量值偏小 ,重力加速度測量值偏大故C錯誤D、實驗中誤將49次全振動記為50次 ,周期的測量值偏小 ,重力加速度測量值偏大故D錯誤應選：B故答案為：98.50 B；【分析】單擺的擺長等于擺線的長度與擺球的半徑之和 ,完成一次全振動的時間叫做周期；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)振動方程x=2sin2t+ cm ,知角頻率=2rad/s ,周期 ,初相 ,4s內(nèi)完成全振動的次數(shù) 次 ,1次全振動的路程4A4s內(nèi)的路程s=44A=16A=162cm=32

17、cm故答案為：1s 32cm【分析】由振動方程可直接讀出該振動的角頻率、振幅和初相；再求解周期和頻率四、解答題14.【答案】解：i當波傳到P點時 ,O點恰好處于波峰 ,那么O點振動了 個周期 ,P到O的距離OP= =35cm ,那么=28cm ,波傳到P點時間為t1= =1.25s ,因波傳到Q點時 ,Q過平衡位置往上振動 ,過 到達波峰 ,所以波從P傳到Q的時間t2=5 =4.75s=4T+ 那么P到Q距離PQ=4+ =133cmii波傳到Q點時間為t=t1+5=6.25s=6T+ T ,那么波源振動總路程為d=64A+A=100cm答：iP、Q間的距離為133cm；ii從t=0開始到平衡位

18、置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時 ,波源在振動過程中通過的路程為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與二倍波長之間 ,所以OP= ,根據(jù)周期計算距離；ii根據(jù)周期計算時間的長短 ,根據(jù)振幅計算通過的路程的大小五、實驗探究題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 ,小球的振動才近似看成簡諧運動在擺球經(jīng)過最低點時開始計時 ,產(chǎn)生的時間誤差較小由秒表讀出時間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到球心之間的距離為0.9970m ,那么單擺擺長的測量值為L=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當擺動時的角度很小的時候 ,sin ,單擺的運動才可以看作是簡諧運動。2該小問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