2018學(xué)年高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng)章末習(xí)題檢測(cè)試題（提高篇）教科版選修3-4.doc

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《機(jī)械振動(dòng)》章末習(xí)題檢測(cè)(提高篇) 一、選擇題 1．一根彈簧原長(zhǎng)為0，掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)伸長(zhǎng)x．當(dāng)把這根彈簧與該物體套在一光滑水平的桿上組成彈簧振子，且其振幅為A時(shí)，物體振動(dòng)的最大加速度為（ ）． A． B． C． D． 2．一物體做受追振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率小于該物體的同有頻率．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率逐漸增大到一定數(shù)值的過(guò)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 3．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，由最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度越來(lái)越大，這是由于（ ）． A．加速度越來(lái)越大 B．物體的加速度和運(yùn)動(dòng)方向一致 C．物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能 D．回復(fù)力對(duì)物體做正功 4．在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)其振動(dòng)圖像如圖所示，假設(shè)向右為正方向，則物體加速度向右且速度向右的時(shí)間是（ ）． A．0～1 s內(nèi) B．1～2 s內(nèi) C．2～3 s內(nèi) D．3～4 s內(nèi) 5．有一懸線長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺，其擺的外殼為一個(gè)有一定質(zhì)量的金屬空心球．球底有一小孔，球內(nèi)盛滿水．在擺動(dòng)過(guò)程中，水從小孔慢慢流出．從水開始流到水流完的過(guò)程中此擺的周期的變化是（ ）． A．由于懸線長(zhǎng)L和重力加速度g不變，所以周期不變 B．由于水不斷外流，周期不斷變大 C．周期先變大，后又變小 D．周期先變小，后又變大 6．著單擺的擺長(zhǎng)不變，擺球的質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的速度減小為原來(lái)的1／2，則單擺振動(dòng)的（ ）． A．頻率不變，振幅不變 B．頻率不變，振幅改變 C．頻率改變，振幅改變 D．頻率改變，振幅不變 7．如圖所示為同一實(shí)驗(yàn)室中甲、乙兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖像，從圖像可知（ ）． A．兩擺球質(zhì)量相等 B．兩單擺的擺長(zhǎng)相等 C．兩單擺相位相差 D．在相同的時(shí)間內(nèi)，兩擺球通過(guò)的路程總有s甲=2s乙 8．如圖所示，將彈簧振子從平衡位置拉下一段距離Δx．釋放后振子在AB間振動(dòng)．設(shè)AB=20 cm，振子由A到B時(shí)間為0.1 s．則下列說(shuō)法正確的是（ ）． A．振子的振幅為20 cm，周期為0.2 s B．振子在A、B兩處受到的回復(fù)力分別為kΔx+mg與kΔx－mg C．振子在A、B兩處受到的回復(fù)力大小都是kΔx D．振子一次全振動(dòng)通過(guò)的路程是40 cm 二、填空題 9．甲、乙兩個(gè)彈簧振子，振子質(zhì)量之比為3：1，彈簧勁度系數(shù)之比為1：3，振幅之比為1：2。則甲、乙兩個(gè)彈簧振子振動(dòng)的周期之比為 ；若把兩個(gè)彈簧振子移到月球上，其振動(dòng)的周期與它們?cè)诘厍蛏险駝?dòng)周期之比為 。 10．如圖所示為擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺．現(xiàn)在在懸點(diǎn)的正下方A點(diǎn)固定一顆釘子，使OA=L／3．令單擺由平衡位置向左擺動(dòng)時(shí)以O(shè)為懸點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則這個(gè)單擺完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間是________． 11．如圖所示，一個(gè)偏心輪的圓心為O，重心為C，它們所組成的系統(tǒng)在豎直方向上發(fā)生自由振動(dòng)的頻率為f．若偏心輪以角速度ω繞O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則當(dāng)ω=________時(shí)振動(dòng)最劇烈，這個(gè)現(xiàn)象稱為________。 12．下面是在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)： 擺長(zhǎng)／m 0.5 0.6 0.8 1.1 周期T2／s2 2.2 2.5 3.2 4.5 （1）利用上述數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖（如圖）中描出-T2圖像． （2）利用圖像，取T2=0.14π2s2=3.95 s2，求出重力加速度g=________m／s2． 三、解答題 13．（12分）如圖所示，一個(gè)彈簧振子在光滑水平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，O為平衡位置，A、B為最大位移處，當(dāng)振子在A點(diǎn)由靜止開始振動(dòng)，測(cè)得第二次經(jīng)過(guò)平衡位置O時(shí)所用時(shí)間為t s，在O點(diǎn)正上方C處有一個(gè)小球，現(xiàn)使振子由A點(diǎn)、小球由C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，它們恰在D點(diǎn)處相碰，試求小球所在的高度H。 14．（8分）如圖所示，一塊涂有炭黑的玻璃板，質(zhì)量為2 kg，在拉力F的作用下，由靜止開始豎直向上做勻變速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)裝有水平振針的振動(dòng)頻率為5 Hz的固定電動(dòng)音又在玻璃板上畫出了如圖11-21所示的曲線，測(cè)得OA=1.5 cm，BC=3.5 cm．求：自玻璃板開始運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才開始接通電動(dòng)音叉的電源？接通電源時(shí)玻璃板的速度是多大？ 15．（10分）將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力．如圖甲中D點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將小擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)、，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、B、C之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，其中曰點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置．∠AOB=∠COB=，小于10且是未知量．圖乙是由計(jì)算機(jī)得到的細(xì)線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線，且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻．試根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖中）所給的信息求：（g取10 m／s2） （1）單擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng)； （2）擺球的質(zhì)量； （3）擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度． 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】B 【解析】振子的最大加速度，而mg=kx，解得，B項(xiàng)正確． 2．【答案】A、C 【解析】當(dāng)驅(qū)動(dòng)力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(méi)有說(shuō)明驅(qū)動(dòng)力頻率最后的情況。因此A、C兩項(xiàng)都有可能． 3．【答案】D 【解析】從運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系來(lái)看，當(dāng)加速度和運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)．但這不是速度變大的原因，其原因是回復(fù)力對(duì)物體做正功． 4．【答案】D 【解析】由圖像可知：3～4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)正在從負(fù)向最大位移向平衡位置振動(dòng)，結(jié)合振動(dòng)示意圖（如圖所示），知該過(guò)程為從B→O，速度向右，由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力總指向平衡位置，故該過(guò)程加速度方向也向右． 5．【答案】C 【解析】單擺的擺長(zhǎng)是懸點(diǎn)到小球重心的距離．開始時(shí)，重心在球心，水全部流完后，重心又回到球心．因此，重心先降低，后升高；先變大，后變小，由可知，周期也先變大，后變小，C項(xiàng)正確． 6．【答案】B 【解析】單擺的周期公式為，因不變，故T不變，f=1／T不變；當(dāng)一定時(shí)，單擺的振幅A取決于偏角，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，擺球從最大住移處到平衡位置有，得，與m無(wú)關(guān)；由題意知，即由擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的速度減小推出振幅減小，所以正確選項(xiàng)為B．從另一個(gè)角度分析，動(dòng)能Ek沒(méi)變，而Ek=mgh，由，所以振幅減?。? 7．【答案】B、C、D 【解析】由題圖知：T甲=T乙，則擺長(zhǎng)相等，但A甲=2A乙，，x乙=sinωt，故B、C項(xiàng)正確．而單擺周期與質(zhì)量無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤．由題圖可知，D正確． 8．【答案】C、D 【解析】AB之間距離為20 cm，所以振幅為10 cm，A項(xiàng)錯(cuò)誤．由F=－kx可知，在A、B兩處回復(fù)力大小都為kΔx，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．完成一次全振動(dòng)振子通過(guò)的路程為40 cm．D項(xiàng)正確． 二、填空題 9．【答案】3：1，1：1。 10．【答案】 【解析】此單擺完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間等于以為擺長(zhǎng)的半個(gè)周期和以為擺長(zhǎng)的半個(gè)周期之和． 11．【答案】2πf 共振 【解析】當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)最強(qiáng)烈． 12．【答案】（1）如圖所示 （2）9.6 【解析】（1）如圖所示． （2）由圖中讀出當(dāng)T2=3.95 s2時(shí)，=0.96 m．則重力加速度為 ． 三、解答題 13．【答案】見解析 【解析】設(shè)振動(dòng)周期為T，則，解得，而小球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，所用時(shí)間（n=0，1，2，…）， 所以（n=0，1，2，…）． 14．【答案】見解析 【解析】由題意可得，振針周期T0=0.2 s，，則對(duì)板： sBC－sOA=2aT2，得：a=1 m／s2． ， 再求O點(diǎn)速度：v0=vA－aT=0.1 m／s， 由v0=at得時(shí)間． 即經(jīng)過(guò)0.1 s才開始接通電動(dòng)音叉的電源，且接通時(shí)玻璃板的速度為0.1 m／s． 15．【答案】見解析 【解析】（1）由題圖乙可知單擺的周期T=0.4πs，由，得擺長(zhǎng)． （2）在B點(diǎn)拉力的最大值為Fmax=0.510 N． ． 在A、C兩點(diǎn)拉力最小Fmin=0. 495 N，F(xiàn)min=mgcos， 由A→B機(jī)械能守恒，即， 由以上各式解得m=0.05 kg． （3）由可得，vmax=0.283 m／s．