人教版高中物理選修34　第十一章《機(jī)械振動(dòng)》單元檢測題（解析版）

/?機(jī)械振動(dòng)?單元檢測題一、單項(xiàng)選擇題1.對于做簡諧運(yùn)動(dòng)的單擺,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．在位移為正的區(qū)間,速度和加速度都一定為負(fù)B．當(dāng)位移逐漸增大時(shí),回復(fù)力逐漸增大,振動(dòng)的能量也逐漸增大C．?dāng)[球經(jīng)過平衡位置時(shí),速度最大,勢能最小,擺線所受拉力最大D．?dāng)[球在最大位移處時(shí),速度為零,處于平衡狀態(tài)2.如圖甲所示,豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可帶動(dòng)固定在圓盤上的T形支架在豎直方向振動(dòng),T形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球,共同組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)．當(dāng)圓盤靜止時(shí),小球可穩(wěn)定振動(dòng)．現(xiàn)使圓盤以4s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后,小球振動(dòng)到達(dá)穩(wěn)定．改變圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期,其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系)如圖乙所示,那么()甲乙A．此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3HzB．此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為0.25HzC．假設(shè)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大,系統(tǒng)的振動(dòng)頻率不變D．假設(shè)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大,共振曲線的峰值將向右移動(dòng)3.如下圖,位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn),與豎直墻相切于A點(diǎn),豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60°,C是圓環(huán)軌道的最高點(diǎn),D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(diǎn)(DM遠(yuǎn)小于)．在同一時(shí)刻：a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn),c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn),d球從D點(diǎn)靜止出發(fā)沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)．那么以下關(guān)于四個(gè)小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系,正確的選項(xiàng)是()A．tb＞tc＞ta＞tdB．td＞tb＞tc＞taC．tb＞tc＝ta＞tdD．td＞tb＝tc＝ta4.如下圖,兩段光滑圓弧軌道半徑分別為R1和R2,圓心分別為O1和O2,所對應(yīng)的圓心角均小于5°,在最低點(diǎn)O平滑連接．M點(diǎn)和N點(diǎn)分別位于O點(diǎn)左右兩側(cè),距離MO小于NO.現(xiàn)分別將位于M點(diǎn)和N點(diǎn)的兩個(gè)小球A和B(均可視為質(zhì)點(diǎn))同時(shí)由靜止釋放．關(guān)于兩小球第一次相遇點(diǎn)的位置,以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．恰好在O點(diǎn)B．一定在O點(diǎn)的左側(cè)C．一定在O點(diǎn)的右側(cè)D．條件缺乏,無法確定5.有一個(gè)彈簧振子,振幅為0.8cm,周期為0.5s,初始時(shí)(t＝0)具有正的最大位移,那么它的振動(dòng)方程是()A．x＝8×10－3sinmB．x＝8×10－3sinmC．x＝8×10－1sinmD．x＝8×10－1sinm6.以下運(yùn)動(dòng)中不屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的有()A．人體心臟的跳動(dòng)B．地球繞太陽公轉(zhuǎn)C．小提琴琴弦的顫抖D．電視信號的發(fā)送7.如下圖,一個(gè)內(nèi)壁光滑的半球形容器水平固定放置,一小球自容器的球心O點(diǎn)自由下落,經(jīng)時(shí)間t1到達(dá)容器的底部B點(diǎn),小球自A點(diǎn)由靜止開始滑到B點(diǎn),時(shí)間為t2,如改為由離B點(diǎn)很近的C點(diǎn)自由滑下,那么滑到B點(diǎn)歷時(shí)t3,以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．t2＝t1B．t2＞t1C．t3＝t1D．t3＜t18.如下圖為某個(gè)彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象,由圖象可知()A．在0.1s時(shí),由于位移為零,所以振動(dòng)能量為零B．在0.2s時(shí),振子具有最大勢能C．在0.35s時(shí),振子具有的能量尚未到達(dá)最大值D．在0.4s時(shí),振子的動(dòng)能最大9.如下圖是一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線,表示振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系,以下說法正確的選項(xiàng)是(g＝10m/s2,π2＝10)()A．?dāng)[長約為10cmB．?dāng)[長約為10mC．假設(shè)增大擺長,共振曲線的“峰〞將向右移動(dòng)D．假設(shè)增大擺長,共振曲線的“峰〞將向左移動(dòng)10.一彈簧振子由平衡位置開始做簡諧運(yùn)動(dòng),并把此時(shí)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn),其周期為T.那么振子在t1時(shí)刻(t1＜)與t1＋時(shí)刻相比擬,相同的物理量是()A．振子的速度B．振子的加速度C．振子的回復(fù)力D．振子的動(dòng)能11.惠更斯利用擺的等時(shí)性原理制成了第一座擺鐘．如下圖為擺的結(jié)構(gòu)示意圖,圓盤固定在擺桿上,螺母可以沿?cái)[桿上下移動(dòng)．在甲地走的準(zhǔn)確的擺鐘移到乙地未做其他調(diào)整時(shí)擺動(dòng)加快了,以下說法正確的選項(xiàng)是()A．甲地的重力加速度較大,假設(shè)要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向下移動(dòng)B．甲地的重力加速度較大,假設(shè)要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向上移動(dòng)C．乙地的重力加速度較大,假設(shè)要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向下移動(dòng)D．乙地的重力加速度較大,假設(shè)要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向上移動(dòng)12.假設(shè)單擺的擺長不變,擺球的質(zhì)量增為原來的4倍,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度減為原來的,那么單擺的振動(dòng)跟原來相比()A．頻率不變,機(jī)械能不變B．頻率不變,機(jī)械能改變C．頻率改變,機(jī)械能改變D．頻率改變,機(jī)械能不變二、多項(xiàng)選擇題13.豎直懸掛的彈簧振子由最低點(diǎn)B開始作簡諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,C為最高點(diǎn),規(guī)定豎直向上為正方向,振動(dòng)圖象如下圖．那么以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．彈簧振子的振動(dòng)周期為2.0sB．t＝0.5s時(shí),振子的合力為零C．t＝1.5s時(shí),振子的速度最大,且豎直向下D．t＝2.0s時(shí),振子的加速度最大,且豎直向下14.一個(gè)由絕緣輕繩和帶電小球組成的單擺豎直懸掛,無外電場時(shí),單擺擺線與豎直方向的夾角θ隨時(shí)間t的變化圖象如圖,現(xiàn)施加一水平方向的勻強(qiáng)電場后,以下圖象中不可能是該單擺的θ－t圖象是()A．B．C．D．15單擺原來的周期為T,以下哪種情況會(huì)使單擺周期發(fā)生變化()A．?dāng)[長減為原來的B．?dāng)[球的質(zhì)量減為原來的C．振幅減為原來的D．重力加速度減為原來的16.對“用單擺測定重力加速度〞的實(shí)驗(yàn),以下說法正確的選項(xiàng)是()A．如果有兩個(gè)大小相等且都帶孔的鐵球和木球,應(yīng)選用鐵球作擺球B．單擺偏角不超過5°C．為便于改變擺長,可將擺線的一頭繞在鐵架臺(tái)上的圓桿上以代替鐵夾D．測量擺長時(shí),應(yīng)用力拉緊擺線17.如圖甲所示,小球在內(nèi)壁光滑的固定圓弧形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng),t＝0時(shí),小球位于最低點(diǎn),其振動(dòng)圖象如圖乙所示,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．t1時(shí)刻小球的速度為零B．t2時(shí)刻小球的位移為零C．t3時(shí)刻小球的速度最大D．t4時(shí)刻小球的向心加速度為零三、實(shí)驗(yàn)題18.下表是“用單擺測定重力加速度〞實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：(1)利用上述數(shù)據(jù),在圖中描出l－T2的圖象．(2)利用圖象,取T2＝5.2s2時(shí),l＝______m,重力加速度g＝______m/s2.19.用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中：(1)除了細(xì)線、擺球、鐵架臺(tái)、鐵夾、米尺之外,必需的儀器還有______；(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差：當(dāng)擺球的直徑約為2cm時(shí),比擬適宜的擺長應(yīng)選______A．80cmB．30cmC．10cm(3)實(shí)驗(yàn)中,利用g＝,求得g,其擺長L和周期T的誤差都會(huì)使最后結(jié)果產(chǎn)生誤差,兩者相比,______的誤差影響較大；(4)在某次實(shí)驗(yàn)中,測得單擺振動(dòng)50次全振動(dòng)的時(shí)間如下圖,那么單擺的周期T＝______s.四、計(jì)算題20.如下圖,質(zhì)量為M、傾角為α的斜面體(斜面光滑且足夠長)放在粗糙的水平地面上,底部與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)足夠大,斜面頂端與勁度系數(shù)為k、自然長度為L的輕質(zhì)彈簧相連,彈簧的另一端連接著質(zhì)量為m的物塊．壓縮彈簧使其長為L時(shí)將物塊由靜止開始釋放,物塊將在某一平衡位置兩側(cè)做簡諧運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g.(1)求物塊處于平衡位置時(shí)彈簧的伸長量；(2)依據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性,求物塊m在運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的加速度大??；(3)假設(shè)在斜面體的正下方安裝一個(gè)壓力傳感器,求在物塊m運(yùn)動(dòng)的全過程中,此壓力傳感器的最大示數(shù)．21.如下圖是兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖象．(1)甲、乙兩個(gè)擺的擺長之比是多少？(2)以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向,從t＝0起,乙第一次到達(dá)右方最大位移處時(shí),甲振動(dòng)到了什么位置？向什么方向運(yùn)動(dòng)？22.由密度為ρ的金屬小球組成的單擺,在空氣中振動(dòng)周期為T0,假設(shè)把小球完全浸入水中成為水下單擺,那么振動(dòng)周期變?yōu)槎啻螅?不計(jì)空氣和水的阻力)答案解析1.【答案】C【解析】回復(fù)力F＝－kx,加速度a＝－,假設(shè)位移為正,加速度為負(fù),但經(jīng)過同一點(diǎn)速度有兩個(gè)可能的方向,不一定為負(fù),故A錯(cuò)誤；回復(fù)力F＝－kx,當(dāng)位移逐漸增大時(shí),回復(fù)力逐漸增大,機(jī)械能守恒,不是增加；故B錯(cuò)誤；擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),動(dòng)能最大,故速度最大,重力勢能最小,擺線所受拉力最大,故C正確；擺球在最大位移處時(shí),速度為零,受重力和拉力,二個(gè)力不共線,故不是平衡力,故D錯(cuò)誤；應(yīng)選C.2.【答案】A【解析】由振子的共振曲線可得,此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3Hz,故A正確,B錯(cuò)誤；振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率是由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定的,所以假設(shè)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大,系統(tǒng)的振動(dòng)頻率減小,故C錯(cuò)誤；共振曲線的峰值表示振子的固有頻率,它是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定的,與驅(qū)動(dòng)力的頻率無關(guān),故D錯(cuò)誤．3.【答案】C【解析】對于AM段,位移x1＝R,加速度a1＝＝g,根據(jù)x1＝a1t得,t1＝2.對于BM段,位移x2＝2R,加速度a2＝gsin60°＝g,根據(jù)x2＝a2t得,t2＝.對于CM段,位移x3＝2R,加速度a3＝g,由x3＝gt得,t3＝2.對于D小球,做類單擺運(yùn)動(dòng),t4＝＝.故C正確．4.【答案】C【解析】據(jù)題意,兩段光滑圓弧所對應(yīng)的圓心角均小于5°,把兩球在圓弧上的運(yùn)動(dòng)看做等效單擺,等效擺長等于圓弧的半徑,那么M、N兩球的運(yùn)動(dòng)周期分別為：TM＝2π,TN＝2π,兩球第一次到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間分別為：tM＝TM＝,tN＝TN＝,由于R1＜R2,那么tM＜tN,故兩小球第一次相遇點(diǎn)的位置一定在O點(diǎn)的右側(cè)．5.【答案】A【解析】ω＝＝4πrad/s,當(dāng)t＝0時(shí),具有正的最大位移,那么x＝A,所以初相φ＝,表達(dá)式為x＝8×10－3sinm,A正確．6.【答案】D【解析】人體心臟的跳動(dòng),心臟位置不斷改變,是機(jī)械運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤；地球繞太陽運(yùn)動(dòng),相對太陽的位置不斷改變,是機(jī)械運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤；小提琴琴弦的顫抖,是機(jī)械振動(dòng),屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤；電視信號的發(fā)送,是電磁波的傳播,電磁波是場物質(zhì),不是宏觀物體,故不是機(jī)械運(yùn)動(dòng),故D正確．7.【答案】B【解析】從O點(diǎn)自由下落做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)R＝gt2得,t1＝,從A點(diǎn)下滑,做變速圓周運(yùn)動(dòng),在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過程中加速度小于g,但是路程大于R,可知時(shí)間t2一定大于t1,故A錯(cuò)誤,B正確．小球從C點(diǎn)自由滑下,做單擺的運(yùn)動(dòng),可知t3＝T＝,可知t1＜t3,故C、D錯(cuò)誤．8.【答案】B【解析】彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)能量不變,振幅不變,選項(xiàng)A錯(cuò)；在0.2s時(shí)位移最大,振子具有最大勢能,選項(xiàng)B對；彈簧振子的振動(dòng)能量不變,在0.35s時(shí)振子具有的能量與其他時(shí)刻相同,選項(xiàng)C錯(cuò)；在0.4s時(shí)振子的位移最大,動(dòng)能為零,選項(xiàng)D錯(cuò)．9.【答案】D【解析】由共振曲線可知：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率f＝0.5Hz時(shí)產(chǎn)生共振現(xiàn)象,那么單擺的固有頻率f＝0.5Hz.由單擺的頻率公式f＝得：L＝＝m＝1m．故A、B錯(cuò)誤；由單擺的頻率公式f＝得知,當(dāng)擺長增大時(shí),單擺的固有頻率減小,產(chǎn)生共振的驅(qū)動(dòng)力頻率也減小,共振曲線的“峰〞向左移動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確．10.【答案】D【解析】根據(jù)周期性和對稱性可知,兩時(shí)刻的時(shí)間間隔為,那么可知兩點(diǎn)的位移大小相等,方向相反,速度大小相等,方向相反,此時(shí)加速度大小相等,方向相反,只有動(dòng)能相等．11.【答案】C【解析】由甲到乙地?cái)[動(dòng)加快那么說明周期變小,因T＝2π,那么重力加速度變大,要使周期不變小,那么應(yīng)增加擺長,即將螺母適當(dāng)向下移動(dòng)．那么C正確．12.【答案】A【解析】單擺擺動(dòng)的周期公式為T＝2π,故周期與振幅、小球的質(zhì)量均無關(guān),擺長不變,故周期和頻率均不變；最低點(diǎn)為重力勢能零點(diǎn),動(dòng)能Ek＝mv2,質(zhì)量增加為4倍,速度減小為倍,故動(dòng)能不變,勢能也不變,故機(jī)械能也不變．13.【答案】ABC【解析】周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間,由圖知,該振子的周期是2.0s,故A正確；由圖可知,t＝0.5s時(shí),振子位于平衡位置處,所以受到的合力為零,故B正確；由圖可知,t＝1.5s時(shí),振子位于平衡位置處,對應(yīng)的速度最大．此時(shí)刻振子的位移方向從上向下,即振子的速度方向豎直向下,故C正確；由圖可知,彈簧振子在t＝2.0s時(shí)位于負(fù)的最大位移處,所以回復(fù)力最大,方向向上,那么振子的加速度最大,且豎直向上,故D錯(cuò)誤．14.【答案】BD【解析】在重力場中,單擺的周期公式為：T＝2π,其中的l是單擺的擺長；當(dāng)施加一水平方向的勻強(qiáng)電場后,由幾何關(guān)系可知,水平方向的電場力和豎直方向的重力相互垂直,所以合力：F合＝此時(shí)單擺的周期公式為：T′＝2π可知在復(fù)合場中單擺的周期小于只有重力作用時(shí)單擺的周期,因此t0時(shí)間內(nèi)完成的單擺的次數(shù)增加,所以圖象中不可能是該單擺的θ－t圖象有B、D.假設(shè)所加電場電場力的方向和單擺擺線與豎直方向的夾角θ的正方向相同,那么選項(xiàng)A正確；假設(shè)電場力的方向和單擺擺線與豎直方向的夾角θ的正方向相反,那么選項(xiàng)C正確．此題選擇圖象中不可能是該單擺的θ－t圖象,所以選BD.15.【答案】AD【解析】由單擺周期公式可知周期僅與擺長、重力加速度有關(guān)．16.【答案】AB【解析】擺球選擇質(zhì)量大一些,體積小一些的小球,如果有兩個(gè)大小相等且都帶孔的鐵球和木球,應(yīng)選用鐵球作擺球,故A正確；當(dāng)擺角小于5°時(shí),單擺的運(yùn)動(dòng)可以看成是簡諧運(yùn)動(dòng),所以單擺的擺角不超過5°,故B正確；不能將擺線的一頭繞在鐵架臺(tái)的圓桿上,這樣單擺擺動(dòng)時(shí),擺長會(huì)發(fā)生變化,故C錯(cuò)誤；測量擺長時(shí),不能用力拉緊擺線,應(yīng)測量掛上擺球后的自然長度,故D錯(cuò)誤．17.【答案】AB【解析】t1時(shí)刻小球位于最大位移處,速度為零,故A正確；t2時(shí)刻小球處于平衡位置,位移為零,B正確；t3時(shí)刻小球處于負(fù)向位移最大處,速度為0,故C錯(cuò)誤；t4時(shí)刻小球處于平衡位置,速度最大,那么向心加速度最大,故D錯(cuò)誤．18.【答案】(1)(2)1.39.86【解析】(1)描點(diǎn)作圖如下圖．(2)由圖可知當(dāng)T2＝5.2s2時(shí),l＝1.3m,得：g＝＝m/s2≈9.86m/s2.19.【答案】(1)秒表和游標(biāo)卡尺(2)A(3)周期(4)2.02【解析】(1)在用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中,需要用秒表測量周期,用米尺測量擺線的長度,用游標(biāo)卡尺測量擺球的直