(完整版)物理選修3-4第十一章機械振動試題及答案詳解

PAGEPAGE1單元過關(guān)測試機械振動本試卷分第=1\*ROMANI卷（選擇題）和第=2\*ROMANII卷（非選擇題）兩部分，第=1\*ROMANI卷1至4頁，第=2\*ROMANII卷4至8頁，共計100分，考試時間90分鐘第=1\*ROMANI卷（選擇題共40分）一、本題共10小題；每小題4分，共計40分。在每小題給出的四個選項中，有一個或多個選項正確，全部選對得4分，選對但不全得2分，有錯選得0分.NPM1．彈簧振子作簡諧運動，t1時刻速度為v，t2時刻也為v，且方向相同。已知（t2-t1）小于周期T，則（t2-tNPMA．可能大于四分之一周期B．可能小于四分之一周期C．一定小于二分之一周期D．可能等于二分之一周期2．有一擺長為L的單擺，懸點正下方某處有一小釘，當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置向左擺動時，擺線的上部將被小釘擋住，使擺長發(fā)生變化，現(xiàn)使擺球做小幅度擺動，擺球從右邊最高點M至左邊最高點N運動過程的閃光照片，如右圖所示，(懸點和小釘未被攝入)，P為擺動中的最低點。已知每相鄰兩次閃光的時間間隔相等，由此可知，小釘與懸點的距離為（）A．L/4B．L/2C．3L/4D．無法確定3．A、B兩個完全一樣的彈簧振子，把A振子移到A的平衡位置右邊10cm，把B振子移到B的平衡位置右邊5cm，然后同時放手，那么：（）A．A、B運動的方向總是相同的.B．A、B運動的方向總是相反的.C．A、B運動的方向有時相同、有時相反.D．無法判斷A、B運動的方向的關(guān)系.4．A．列車的危險速率為B．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行5．把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這就做成了一個共振篩，篩子做自由振動時，完成20次全振動用15s，在某電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是88r/min.已知增大電動偏心輪的電壓，可以使其轉(zhuǎn)速提高，增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，要使篩子的振幅增大，下列做法中，正確的是（r/min讀作“轉(zhuǎn)每分”）（）A.降低輸入電壓 B.提高輸入電壓C.增加篩子的質(zhì)量 D.減小篩子的質(zhì)量6．一質(zhì)點作簡諧運動的圖象如圖所示，則該質(zhì)點（）A．在0.015s時，速度和加速度都為－x方向B．在0.01至0.03s內(nèi)，速度與加速度先反方向后同方向，且速度是先減小后增大，加速度是先增大后減小。C．在第八個0.01s內(nèi)，速度與位移方向相同，且都在不斷增大D．在每1s內(nèi)，回復(fù)力的瞬時功率有100次為零。7．?dāng)[長為L的單擺做簡諧振動，若從某時刻開始計時，（取作t=0），當(dāng)振動至?xí)r，擺球具有負(fù)向最大速度，則單擺的振動圖象是圖中的 （）8．將一個電動傳感器接到計算機上，就可以測量快速變化的力，用這種方法測得的某單擺擺動時懸線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖所示。某同學(xué)由此圖線提供的信息做出了下列判斷（）①s時擺球正經(jīng)過最低點。②s時擺球正經(jīng)過最低點。③擺球擺動過程中機械能減少。④擺球擺動的周期是T＝1.4s。上述判斷中，正確的是A.①③B.②③C.③④D.②④9．甲乙兩人同時觀察同一單擺的振動，甲每經(jīng)過2.0s觀察一次擺球的位置，發(fā)現(xiàn)擺球都在其平衡位置處；乙每經(jīng)過3.0s觀察一次擺球的位置，發(fā)現(xiàn)擺球都在平衡位置右側(cè)的最高處，由此可知該單擺的周期可能是（）A．0.5sB．1.0sC．2.0sD．3.0s10．關(guān)于小孩子蕩秋千，有下列四種說法：①質(zhì)量大一些的孩子蕩秋千，它擺動的頻率會更大些②孩子在秋千達(dá)到最低點處有失重的感覺③拉繩被磨損了的秋千，繩子最容易在最低點斷開④自己蕩秋千想蕩高一些，必須在兩側(cè)最高點提高重心，增加勢能。上述說法中正確的是（）ca（c）dA.①②B.③④ C.②④ ca（c）d附加1：如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a位置，當(dāng)一重球放在彈簧上端靜止時，彈簧上端被壓縮到b位置?，F(xiàn)將重球（視為質(zhì)點）從高于a位置的c位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d.以下關(guān)于重球運動過程的正確說法應(yīng)是（）A．重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中，重球做減速運動。B．重球下落至b處獲得最大速度。C．重球下落至d處獲得最大加速度。D．由a至d過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由c下落至d處時重力勢能減少量。x/cmx/cmt/so2462A．質(zhì)點運動頻率是4HzB．在10要內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cmC．第4末質(zhì)點的速度是零D．在t=1s和t＝3s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同第=2\*ROMANII卷（非選擇題共58分）二、填空題：本題共5小題，共20分。把答案填寫在題后括號內(nèi)或橫線上。11．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在水平木板上，木板與豎直彈簧相連，彈簧另一端固定在水平面上，今使m隨M一起做簡諧運動，且始終不分離，則物塊m做簡諧運動的回復(fù)力是由提供的，當(dāng)振動速度達(dá)最大時，m對M的壓力為。12．如圖所示為水平放置的兩個彈簧振子A和B的振動圖像，已知兩個振子質(zhì)量之比為mA:mB=2:3，彈簧的勁度系數(shù)之比為kA:kB=3:2，則它們的周期之比TA：TB＝；它們的最大加速度之比為aA:aB＝。13．有一單擺，當(dāng)它的擺長增加2m時，周期變?yōu)樵瓉淼?倍。則它原來的周期是_________？14．某同學(xué)在做“利用單擺測重力加速度”的實驗中，先測得擺線長為101.00cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動50次所用的時間為101.5s。則：（1）他測得的重力加速度g=m/s2.（計算結(jié)果取三位有效數(shù)字）(2)他測得的g值偏小，可能原因是：A．測擺線長時擺線拉得過緊。B．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點，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次全振動計為50次。（3）為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對應(yīng)的l和T的數(shù)值，再以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率K。則重力加速度g=。（用K表示）15.一游標(biāo)卡尺的主尺最小分度為1毫米，游標(biāo)上有10個小等分間隔，現(xiàn)用此卡尺來測量工件的直徑，如圖所示。該工件的直徑為_____________毫米。

BaAa附加3.如圖所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和M，A與B之間的最大靜摩擦力為f，B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子。為使A和B在振動過程中不發(fā)生相對滑動，則它們的振幅不能大于BaAa三、計算題：本大題共4小題，共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。16．彈簧振子以O(shè)點為平衡位置在B、C兩點之間做簡諧運動.B、C相距20cm.某時刻振子處于B點.經(jīng)過0.5s，振子首次到達(dá)C點.求：（1）振動的周期和頻率；（2）振子在5s內(nèi)通過的路程及位移大??；（3）振子在B點的加速度大小跟它距O點4cm處P點的加速度大小的比值.17．觀察振動原理的應(yīng)用：心電圖儀是用來記錄心臟生物電的變化規(guī)律的裝置，人的心臟跳動時會產(chǎn)生一股股強弱不同的生物電，生物電的變化可以通過周圍組織傳到身體的表面．醫(yī)生用引導(dǎo)電極放置于肢體或軀體的一定部位就可通過心電圖儀記錄出心電變化的波動曲線，這就是心電圖．請去醫(yī)院進行調(diào)查研究．下面是甲、乙兩人在同一臺心電圖機上作出的心電圖分別如圖甲、乙所示，醫(yī)生通過測量后記下甲的心率是60次／分．試分析：(1)該心電圖機圖紙移動的速度；(2)乙的心動周期和心率．FOABC18．如圖所示，一塊涂有炭黑玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力F的作用下，由靜止開始豎直向上運動。一個裝有水平振針的振動頻率為5Hz的固定電動音叉在玻璃板上畫出了圖示曲線，量得OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm.求外力F的大小。（FOABC19．有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時，測得該單擺周期為T.求該氣球此時離海平面的高度h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體。附加4.（1）物理課外活動小組在用單擺測重力加速度的實驗中,測出了不同擺長(L)所對應(yīng)的周期（T），在進行實驗數(shù)據(jù)處理時：A．甲同學(xué)以擺長（L）為橫坐標(biāo)、周期（T）的平方為縱坐標(biāo)作出了T2—L圖線。若他同學(xué)測擺長時，忘記測擺球的半徑，則他用圖線法求得的重力加速度（選填“偏大”或“偏小”或“準(zhǔn)確”）xyBCDEFGH（b）xyBCDEFGH（b）xyxyxyABC（c）（a）（2）某同學(xué)利用焊有細(xì)鋼針的音叉（固有頻率f0）、熏有煤油燈煙灰的均勻金屬片和刻度尺來測定重力加速度。他的實驗步驟有：將熏有煙灰的金屬片靜止懸掛，調(diào)整音叉的位置，使音叉不振動時，針尖剛好能水平接觸金屬片，如圖（a）所示。輕敲音叉，使它振動，同時燒斷懸線，使金屬片自由下落。從金屬片上選取針尖劃痕清晰的一段，從某時刻起針尖經(jīng)過平衡位置的點依次為B、C、D、E、F、G、H，測出它們相鄰之間的距離分別為b1、b2、b3、b4、b5、b6，如圖（b）所示。（1）推導(dǎo)計算重力加速度的表達(dá)式：（已知固有頻率f0）；（2）金屬片自由下落后（不計針尖與金屬片間的摩擦），圖（c）中3幅圖中，你認(rèn)為針尖在金屬片上的劃痕正確的是。

參考答案：1.AB2.C3.A4.共振的條件是驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率，由可求出危險車速為40m/s，故選項A正確。列車過橋需要減速，是為了防止橋與火車發(fā)生共振現(xiàn)象，故選項B錯誤。AD5.AD6.BD7.

解：從t=0時經(jīng)過時間，這段時間為，經(jīng)過擺球具有負(fù)向最大速度，說明擺球在平衡位置，在給出的四個圖象中，經(jīng)過具有最大速度的有C、D兩圖，而具有負(fù)向最大速度的只有D。所以選項D正確。8.A9.AB10.解析：秋千近似為單擺，其周期、頻率由擺長l和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定，與質(zhì)量無關(guān)，故知①錯；具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，而在最低點具有向上的向心加速度，故②錯；最低點繩子承受的拉力最大，故在最低點易斷，故③對；在最高點提高重心，可使體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能（勢能），可蕩得高一些，可見④亦正確.答案：BCabd圖1a,附1.分析與解：重球由c至a的運動過程中，只受重力作用，做勻加速運動；由a至b的運動過程中，受重力和彈力作用，但重力大于彈力，做加速度減小的加速運動；由b至d的運動過程中，受重力和彈力作用，但重力小于彈力，做加速度增大的減速運動。所以重球下落至b處獲得最大速度，由a至Cabd圖1a,C選項很難確定是否正確，但利用彈簧振子的特點就可非常容易解決這一難題。重球接觸彈簧以后，以b點為平衡位置做簡諧運動，在b點下方取一點a,,使ab=a,b,根據(jù)簡諧運動的對稱性，可知，重球在a、a,的加速度大小相等，方向相反，如圖1所示。而在d點的加速度大于在a,點的加速度，所以重球下落至d處獲得最大加速度，C選項正確。附2：B11.重力和M對m的支持力的合力（4分）；mg。12.2：3；9：213.解：設(shè)該單擺原來的擺長為L0，振動周期為T0；則擺長增加2m后，擺長變?yōu)長=（l0+2）m，周期變?yōu)門=2T0。由單擺周期公式，有T0=2T0=聯(lián)立上述兩式，可得L0=mT0=1.64s（2分）14.（1）9.76（2）B（3）4π2/K。16.（1）設(shè)振幅為A，由題意BC＝2A＝20cm，所以A＝10cm.振子從B到C所用時間t＝0.5s，為周期T的一半，所以T=1.0s；f==1.0Hz.（2）振子在1個周期內(nèi)通過的路程為4A，故在t′=5s=5T內(nèi)通過的路程s=×4A=200cm.5s內(nèi)振子振動了5個周期，5s末振子仍處在B點，所以它偏離平衡