(浙江專版)2019年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 章末過關(guān)檢測(cè)(一)(含解析)新人教版選修3-4
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1、章末過關(guān)檢測(cè)(一) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題4分,共32分) 1.單擺通過平衡位置時(shí),小球受到的回復(fù)力( ) A.指向地面 B.指向懸點(diǎn) C.?dāng)?shù)值為零 D.垂直于擺線 解析:選C 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的小球,只有在離開平衡位置時(shí)才受到回復(fù)力,“平衡位置”的意義就是回復(fù)力為零的位置,C正確。 2.下列現(xiàn)象中,屬于共振現(xiàn)象的是( ) A.雜技演員蕩秋千越蕩越高 B.下雨前雷聲隆隆不絕 C.在山谷里說話有回聲 D.湖面上的樹葉隨水波蕩漾 解析:選A 雜技演員用周期性外力驅(qū)動(dòng),使秋千越蕩越高,且驅(qū)動(dòng)力頻率恰好等于秋千的固定頻率,屬于共振現(xiàn)象;B、C都屬于聲音的反
2、射,D是受迫振動(dòng)。 3.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)在0~4 s內(nèi)的振動(dòng)圖象,則( ) A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是4 m B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率為4 Hz C.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)經(jīng)過的路程為8 m D.質(zhì)點(diǎn)在t=1 s到t=3 s的時(shí)間內(nèi),速度先沿x軸正方向后沿x軸負(fù)方向,且速度先增大后減小 解析:選C 由題圖可知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A=2 m,周期T=4 s,則頻率f==0.25 Hz,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)經(jīng)過的路程s=4A=8 m,選項(xiàng)C正確;質(zhì)點(diǎn)從t=1 s到t=3 s的時(shí)間內(nèi),速度一直沿x軸負(fù)方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變,若擺球質(zhì)量增加為原來的4倍,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)
3、速度減小為原來的,則單擺振動(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 解析:選C 單擺振動(dòng)的頻率只與擺長(zhǎng)和所在地的重力加速度有關(guān),與質(zhì)量、振幅大小無關(guān),題中單擺振動(dòng)的頻率不變;單擺振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,振子在平衡位置的動(dòng)能等于其在最大位移處的勢(shì)能,因此,題中單擺的振幅改變,選項(xiàng)C正確。 5.脫水機(jī)把衣服脫水完畢后切斷電源,電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來,在這一過程中,發(fā)現(xiàn)脫水機(jī)在某一時(shí)刻振動(dòng)得很劇烈,然后又慢慢振動(dòng)直至停止運(yùn)轉(zhuǎn),其中振動(dòng)很劇烈的原因是( ) A.脫水機(jī)沒有放平穩(wěn) B.電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻轉(zhuǎn)快了 C.電動(dòng)
4、機(jī)在這一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟脫水機(jī)的固有頻率相近或相等 D.是脫水機(jī)出現(xiàn)了故障 解析:選C 由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),使脫水機(jī)做受迫振動(dòng)。而切斷電源后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是逐漸變慢的,當(dāng)它的頻率接近或等于脫水機(jī)的固有頻率時(shí),發(fā)生共振現(xiàn)象,C正確。 6.兩個(gè)彈簧振子,甲的固有頻率是100 Hz,乙的固有頻率是400 Hz,若它們均在頻率是300 Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),則振動(dòng)穩(wěn)定后( ) A.甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是100 Hz B.乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是300 Hz C.甲的振幅較大,振動(dòng)頻率是300 Hz D.乙的振幅較大,振動(dòng)頻率是400 Hz 解析:選B 振動(dòng)穩(wěn)定后,受迫振動(dòng)的
5、頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率,選項(xiàng)A、D錯(cuò);由于乙的固有頻率更接近驅(qū)動(dòng)力頻率,所以乙的振幅較大,選項(xiàng)B對(duì),C錯(cuò)。 7.某同學(xué)在研究單擺的受迫振動(dòng)時(shí),得到如圖所示的共振曲線。橫軸表示驅(qū)動(dòng)力的頻率,縱軸表示穩(wěn)定時(shí)單擺振動(dòng)的振幅。已知重力加速度為g,下列說法中正確的是( ) A.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的擺長(zhǎng) B.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的質(zhì)量 C.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的最大動(dòng)能 D.如果增大該單擺的擺長(zhǎng),則曲線的峰將向右移動(dòng) 解析:選A 從單擺的共振曲線可以得出單擺的固有頻率,單擺的固有頻率等于振幅最大時(shí)的驅(qū)動(dòng)力的頻率,根據(jù)單擺的頻率可以計(jì)算出單擺的周期,根據(jù)單擺的周期公式可以算出單擺
6、的擺長(zhǎng),選項(xiàng)A正確;從單擺的周期無法計(jì)算出單擺的擺球質(zhì)量和擺球的最大動(dòng)能,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;如果增大單擺的擺長(zhǎng),單擺的周期增大,頻率減小,曲線的峰將向左移動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移與時(shí)間的關(guān)系式為:x=3sin(t+) cm,則下列說法不正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)的振幅為3 cm B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為3 s C.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為 s D.t=0.75 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置 解析:選C 由x=3sin(t+) cm可知,A=3 cm,ω=,T==3 s,A、B正確,C錯(cuò)誤;將t=0.75 s代入關(guān)系式中可得:x=0,故t=0.75 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,D正確
7、。 二、多項(xiàng)選擇題(本題共6小題,每小題4分,共24分) 9.一物體做受迫振動(dòng),驅(qū)動(dòng)力的頻率小于該物體的固有頻率。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率逐漸增大到一定數(shù)值的過程中,該物體的振幅可能( ) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先逐漸增大,后逐漸減小 D.先逐漸減小,后逐漸增大 解析:選AC 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí),做受迫振動(dòng)的物體發(fā)生共振現(xiàn)象,振幅最大。由于沒有說明驅(qū)動(dòng)力的頻率最后的情況,因此A、C選項(xiàng)都有可能。 10.如圖甲所示,小球在內(nèi)壁光滑的固定半圓形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖乙所示,以下說法正確的是( ) A.t1時(shí)刻小球速度為零,軌道對(duì)它的支持力最小
8、 B.t2時(shí)刻小球速度最大,軌道對(duì)它的支持力最小 C.t3時(shí)刻小球速度為零,軌道對(duì)它的支持力最大 D.t4時(shí)刻小球速度最大,軌道對(duì)它的支持力最大 解析:選AD 小球在t1和t3時(shí)刻,位移最大,小球速度為零,軌道對(duì)小球支持力最??;在t2和t4時(shí)刻,位移為零,小球速度最大,軌道對(duì)小球的支持力最大。A、D正確。 11.如圖所示,在一條張緊的繩上掛7個(gè)擺,先讓A擺振動(dòng)起來,則其余各擺也隨之振動(dòng),已知A、B、F三擺的擺長(zhǎng)相同,則下列判斷正確的是( ) A.7個(gè)擺的固有頻率都相同 B.振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同 C.B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同,它們的振幅最大 D.除A擺外,D、E擺
9、離A擺最近,它們的振幅最大 解析:選BC 7個(gè)擺的擺長(zhǎng)不完全相同,固有頻率不相同,選項(xiàng)A錯(cuò);A擺振動(dòng)起來后,帶動(dòng)其余6個(gè)擺做受迫振動(dòng),振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同,選項(xiàng)B對(duì);B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同,發(fā)生共振,選項(xiàng)C對(duì),D錯(cuò)。 12.一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧對(duì)振子的彈力大小相等,但方向相反,那么這兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的( ) A.速度一定大小相等,方向相反 B.加速度一定大小相等,方向相反 C.位移一定大小相等,方向相反 D.以上三項(xiàng)都不對(duì) 解析:選BC 由彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知,當(dāng)彈簧彈力大小相等、方向相反時(shí),這兩時(shí)刻振子的位移大小相等、方向相
10、反,加速度大小相等、方向相反,B、C正確;由于物體的運(yùn)動(dòng)方向在兩時(shí)刻可能為同向,也可能為反向,故A錯(cuò)誤。 13.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,下列說法中正確的是( ) A.在t=4 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度最大,加速度為0 B.在t=1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速度達(dá)到最大值 C.在0到1 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)速度和加速度方向相同 D.在t=2 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移沿x軸負(fù)方向,加速度也沿x軸負(fù)方向 解析:選BC t=4 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于正的最大位移處,加速度值最大,A錯(cuò)誤;在t=1 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置,速度達(dá)到最大,B正確;在0到1 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)速度和加速度方向均為x軸負(fù)方向,C正確;在t=2 s時(shí)加
11、速度指向平衡位置,位移沿x軸負(fù)方向,D錯(cuò)誤。 14.如圖所示是甲、乙兩個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,則下列說法中正確的是( ) A.甲、乙兩擺的振幅之比為2∶1 B.t=2 s時(shí),甲擺的重力勢(shì)能最小,乙擺的動(dòng)能為零 C.甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為4∶1 D.甲、乙兩擺擺球在最低點(diǎn)時(shí)向心加速度大小一定相等 解析:選AB 由題圖知甲、乙兩擺的振幅分別為2 cm、1 cm,故選項(xiàng)A正確;t=2 s時(shí),甲擺在平衡位置處,乙擺在振動(dòng)的最大位移處,故選項(xiàng)B正確;由單擺的周期公式T=2π ,得到甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為1∶4,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因擺球擺動(dòng)的最大偏角未知,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 三、非選擇題(本題
12、共4小題,共44分) 15.(8分)根據(jù)單擺周期公式T=2π ,可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示,將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上,下端系一小鋼球,就做成了單擺。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑,示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為________ mm。 (2)(多選)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法,其中正確的有________。 a.?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的,并且盡可能長(zhǎng)一些 b.?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c.為了使擺的周期大一些,以方便測(cè)量,開始時(shí)拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度 d.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5°,在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)擺球回到
13、開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí),此時(shí)間間隔Δt即為單擺周期T e.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5°,釋放擺球,當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后,從平衡位置開始計(jì)時(shí),記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間Δt,則單擺周期T= 解析:(1)按照游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原則得小鋼球直徑為18 mm+6×0.1 mm=18.6 mm。 (2)單擺的構(gòu)成條件:細(xì)線質(zhì)量要小,彈性要??;球要選體積小、密度大的;偏角不超過5°,a、b正確,c錯(cuò)誤;為了減小測(cè)量誤差,要從擺球擺過平衡位置時(shí)計(jì)時(shí),且需測(cè)量多次全振動(dòng)所用時(shí)間,然后取平均值計(jì)算出一次全振動(dòng)所用的時(shí)間,d錯(cuò)誤,e正確。 答案:(1)18.6 (2)abe 16.(10分)如圖所示
14、是一個(gè)單擺的共振曲線。 (1)若單擺所處環(huán)境的重力加速度g取9.8 m/s2,試求此擺的擺長(zhǎng); (2)若將此單擺移到高山上,共振曲線的“峰”將怎樣移動(dòng)? 解析:(1)由題圖知,單擺的固有頻率f=0.3 Hz。 由單擺的周期公式T=2π得f= 解得l== m≈2.8 m (2)由f= 知,將單擺移動(dòng)到高山上,重力加速度g減小,其固有頻率f減小,故共振曲線的“峰”將向左移動(dòng)。 答案:(1)2.8 m (2)向左移動(dòng) 17.(12分)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),B、C相距20 cm。某時(shí)刻振子處于B點(diǎn),經(jīng)過0.5 s,振子首次到達(dá)C點(diǎn),求: (1)振動(dòng)的周
15、期和頻率; (2)振子在5 s內(nèi)通過的路程及5 s末的位移大小; (3)振子在B點(diǎn)的加速度大小跟它距O點(diǎn)4 cm處P點(diǎn)的加速度大小的比值。 解析:(1)由題意可知,振子由B→C經(jīng)過半個(gè)周期,即=0.5 s,故T=1.0 s,f==1 Hz。 (2)振子經(jīng)過1個(gè)周期通過的路程s1=0.4 m。 振子5 s內(nèi)振動(dòng)了五個(gè)周期,回到B點(diǎn), 通過的路程:s=5s1=2 m, 位移大小x=10 cm=0.1 m。 (3)由F=-kx可知:在B點(diǎn)時(shí)FB=-k×0.1, 在P點(diǎn)時(shí)FP=-k×0.04, 故==5∶2。 答案:(1)1.0 s 1 Hz (2)2 m 0.1 m (3)5
16、∶2 18.(14分)如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象,求: (1)該振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式; (2)在第2 s末到第3 s末這段時(shí)間內(nèi),彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢(shì)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? 解析:(1)由題圖可得: A=5 cm,T=4 s,φ=0 則ω== rad/s 故該振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為:x=5sin t cm。 (2)由題圖可知,在t=2 s時(shí)振子恰好通過平衡位置,此時(shí)加速度為零,隨著時(shí)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(dòng)能不斷減小,彈性勢(shì)能逐漸增大。 當(dāng)t=3 s時(shí),加速度的值達(dá)到最大,速度等于零,動(dòng)能等于零,彈性勢(shì)能達(dá)到最大值。 (3)振子經(jīng)過一個(gè)周期位移為零,路程為 5×4 cm=20 cm, 前100 s剛好經(jīng)過了25個(gè)周期, 所以前100 s振子位移x=0, 振子路程s=20×25 cm=500 cm=5 m。 答案:(1)x=5sin t cm (2)見解析 (3)0 5 m - 8 -
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