2019年高中物理 第11章 機(jī)械振動限時檢測檢測試題 新人教版選修3-4一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第16小題只有一個選項符合題目要求，第710小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示。將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計時，在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運(yùn)動。若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是()答案：D解析：試管在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，平衡位置是在重力與浮力相等的位置，開始時，向上提起的距離，就是其偏離平衡位置的位移，為正向最大位移，因此應(yīng)選D。2(寧波市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期八校聯(lián)考)一個做簡諧運(yùn)動的彈簧振子，周期為T，振幅為A，設(shè)振子第一次從平衡位置運(yùn)動到xA/2處所經(jīng)最短時間為t1，第一次從最大正位移處運(yùn)動到xA/2所經(jīng)最短時間為t2，關(guān)于t1和t2，以下說法正確的是()At1t2Bt1<t2Ct1>t2D無法判斷答案：B解析：振子從平衡位置到最大位移時，速度逐漸減小，所以有t1<t2，B選項正確。3.如圖所示，光滑軌道的半徑為2m，C點為圓心正下方的點，A、B兩點與C點相距分別為6cm與2cm，a、b兩小球分別從A、B兩點由靜止同時釋放，則兩小球相碰的位置是()AC點DC點右側(cè)CC點左側(cè)D不能確定答案：A解析：由于半徑遠(yuǎn)大于運(yùn)動的弧長，小球都做簡諧運(yùn)動，類似于單擺。因為在同一地點，周期只與半徑有關(guān)，與運(yùn)動的弧長無關(guān)，故兩球同時到達(dá)C點，故選項A正確。4(青州市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)如圖甲所示，一彈簧振子在AB間做簡諧運(yùn)動，O為平衡位置，如圖乙是振子做簡諧運(yùn)動時的位移時間圖象，則關(guān)于振子的加速度隨時間的變化規(guī)律，下列四個圖象中正確的是()答案：C解析：加速度與位移關(guān)系a，而xAsin(t)，所以aAsin(t)，則可知加速度時間圖象為C項所示。5一個單擺的擺球運(yùn)動到最大位移時，正好遇到空中豎直下落的雨滴，雨滴均勻附著在擺球的表面，下列說法正確的是()A擺球經(jīng)過平衡位置時速度要增大，周期也增大，振幅也增大B擺球經(jīng)過平衡位置時速度沒有變化，周期減小，振幅也減小C擺球經(jīng)過平衡位置時速度沒有變化，周期也不變，振幅要增大D擺球經(jīng)過平衡位置時速度要增大，周期不變，振幅要增大答案：D解析：在最大位移處，雨滴落到擺球上，質(zhì)量增大，同時擺球獲得初速度，故此振幅增大；但擺球質(zhì)量不影響周期，周期不變，故選項D正確。6(銀川一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)一質(zhì)點做簡諧運(yùn)動的圖象如圖所示，下列說法正確的是()A質(zhì)點振動頻率是4HzB在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cmC第4s末質(zhì)點的速度是零D在t1s和t3s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等，方向相同答案：B解析：由振動圖象可知，質(zhì)點振動的周期是4s，頻率為0.25Hz，故選項A錯誤。振幅為2cm，每周期質(zhì)點經(jīng)過的路程為4A,10s為2.5個周期，經(jīng)過的路程為2.54A10A20cm，選項B是正確的，4s末質(zhì)點在平衡位置速度最大，故選項C錯誤。在第t1s和t3s兩時刻，質(zhì)點分別在正最大位移和負(fù)最大位移，大小相等、方向相反，故選項D錯誤。7鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行列車經(jīng)過鋼軌接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315s。下列說法正確的是()A列車的危險速率為40m/sB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(yùn)行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行答案：ABD解析：對于受迫振動，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險速率v40m/s，A正確。為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，過橋時需要減速，B正確。由v知L增大時，T不變，v變大，所以D正確。8如圖所示，虛線和實線分別為甲、乙兩個彈簧振子做簡諧運(yùn)動的圖象，已知甲、乙兩個振子質(zhì)量相等，則()A甲、乙兩振子的振幅分別為2cm、1cmB甲、乙兩個振子的相位差總為C前2秒內(nèi)甲乙兩振子的加速度均為正值D第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大答案：AD解析：兩振子的振幅A甲2cm，A乙1cm，A對；兩振子的頻率不相等，相位差為一變量，B錯；前2秒內(nèi)，甲的加速度為負(fù)值，乙的加速度為正值，C錯；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移處，加速度最大，D對。9(寧波效實中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示是一個單擺做受迫振動時的共振曲線，表示振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系，下列說法正確的是()A擺長約為10cmB此單擺的固有周期是2sC若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動D若減少擺長，共振曲線的“峰”將向右移動答案：BD解析：由圖象可知：固有頻率f0.5Hz，所以周期T2s。由單擺的周期公式可得：LT2g/421.0m。若減小擺長，固有頻率增大，“峰”將右移，故選項B、D正確。10將一單擺向左拉至水平標(biāo)志線上，從靜止釋放，當(dāng)擺球運(yùn)動到最低點時，擺線碰到障礙物，擺球繼續(xù)向右擺動。用頻閃照相機(jī)拍到如圖所示的單擺運(yùn)動過程的頻閃照片，以下說法正確的是()A擺線碰到障礙物前后的擺長之比為94B擺線碰到障礙物前后的擺長之比為32C擺線經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑減小，擺線張力變大D擺線經(jīng)過最低點時，角速度變大，半徑減小，擺線張力不變答案：AC解析：由頻閃照片可知擺線碰到障礙物前后的周期之比為32，根據(jù)T2，得擺線碰到障礙物前后的擺長之比94，故A正確，B錯誤；擺球經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑減小，角速度變大，根據(jù)牛頓第二定律有：Fmg，得Fmgm，擺線經(jīng)過最低點時，半徑減小，擺線張力變大。第卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上)11(5分)如圖所示的三個圖線分別是用不同的傳感器測出的不同物體的振動圖線。從三個圖線可知，這三個物體振動的共同特點是具有_，三個物體中，最簡單的振動是_。圖中心臟跳動的圖線是某人的心電圖，方格紙每個小方格的寬度是0.5cm，心電圖記錄儀拖動方格紙的速度是1.8cm/s，則此人的心率是_次/分。答案：周期性彈簧振子的振動67.5解析：由圖可看出，三個物體振動的共同特點是都具有周期性，彈簧振子的圖線是簡諧運(yùn)動的圖線，是最簡單的振動；心臟跳動的頻率為1.860/(0.53.2)次/分67.5次/分。 12(6分)有兩個同學(xué)利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學(xué)”和上海市的“復(fù)旦大學(xué)”，他們各自在那里的物理實驗室利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確的探究了單擺周期T和擺長L的關(guān)系。然后他們通過互聯(lián)網(wǎng)交流實驗數(shù)據(jù)，并由計算機(jī)繪制了T2L圖象，如圖甲所示，已知天津市比上海市的緯度高，則去“南開”的同學(xué)所測得的實驗結(jié)果對應(yīng)的圖象是_(填“A”或“B”)。另外，去“復(fù)旦”做研究的同學(xué)還利用計算機(jī)繪制了他實驗用的a、b兩個擺球的振動圖象，如圖乙所示，由圖象可知兩單擺擺長之比_，在t2s時b球振動方向是：_(填“y”或“y”)。答案：B；49；y解析：(1)T2L圖線的斜率為，南開大學(xué)所處緯度高，重力加速度大，對應(yīng)斜率小，故B圖線為去南開大學(xué)的同學(xué)所作。由圖乙可知，又T2L，則。由圖象可看出t2s時b的振動方向沿y軸正向。13(7分)(寧波市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期八校聯(lián)考)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97.50cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振50次所用的時間，如圖所示，則：(1)該擺擺長為_cm，秒表所示讀數(shù)為_s。(2)如果測得g值偏小，可能的原因是()A測擺線長時擺線拉得過緊B擺線上端懸點按如圖(上)所示方法固定，同學(xué)測擺長時從懸點處測C開始計時時，秒表過早按下D實驗中誤將50次全振動次數(shù)記為49次(3)某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，測量5種不同擺長情況下單擺的振動周期，記錄數(shù)據(jù)如下：l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84試以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出T2l圖線，并利用此圖線求出重力加速度g_m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案：(1)98.5099.5(99.4或99.6也得分)(2)BCD(3)9.86m/s2(9.709.95均可得分)三、論述計算題(共4小題，共42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)14(9分)在光滑水平面上的O點系一長為l的絕緣細(xì)線，線的另一端系一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球，當(dāng)沿細(xì)線方向上加上電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場后，小球處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線的初速度v0，使小球在水平面上開始運(yùn)動如圖，若v0很小，則小球第一次回到平衡位置所需時間為多大？答案：解析：小球的運(yùn)動類似于單擺運(yùn)動，其回復(fù)力由電場力Eq的切線方向分力提供，在T2中，g，小球從開始運(yùn)動到第一次回到平衡位置所用時間t15(10分)如圖所示為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下問題：(1)寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式。(2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？答案：(1)x5 sint(cm)(2)見解析(3)0；5 m解析：(1)由振動圖象可得：A5 cm，T4 s，0則rad/s，故該振子做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為：x5 sint(cm)(2)由圖可知，在t2 s時振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大。當(dāng)t3 s時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動能等于零，彈性勢能達(dá)到最大值。(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為54 cm20 cm，前100 s剛好經(jīng)過了25個周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m。16(11分)有一天體半徑為地球半徑的2倍，平均密度與地球相同，在地球表面走時準(zhǔn)確的擺鐘移到該天體的表面，秒針走一圈的實際時間是多少？答案：min解析：擺鐘的周期可借助單擺的周期公式來討論：T2。由于是同一單擺，其擺長可認(rèn)為不變，則其周期與重力加速度的平方根成反比。由萬有引力定律得mg；g，即在相同時，gR由以上推理可得T，所以Txmin擺鐘的周期可以應(yīng)用單擺的周期公式來分析，而單擺的周期與重力加速度有關(guān)，在不同的天體上，由于重力加速度不同，所以同一擺鐘在不同的天體上的周期是不相同的。17(12分)將一測力傳感器連接到計算機(jī)上就可以測量快速變化的力，圖甲中O點為單擺的懸點，現(xiàn)將小球(可視為質(zhì)點)拉到A點，此時細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之間來回擺動，其中B點為運(yùn)動中最低位置。AOBCOB，小于10且是未知量，圖乙表示由計算機(jī)得到細(xì)線對擺球的拉力大小F隨時間變化的曲線，且圖中t0時刻為擺球從A點開始運(yùn)動的時刻，據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息(g取10m/s2)，求：(1)單擺的周期和擺長；(2)擺球質(zhì)量及擺動過程中的最大速度。答案：(1)0.4s0.4m(2)0.05kg0.283m/s解析：(1)由圖乙可知：單擺周期T0.4s由公式T2可求得擺長l0.4m。(2)mgcosFmin0.495Nmg(llcos)mvFmaxmgm解得m0.05kg，vm0.283m/s。