物理（教科版選修34）練習階段質(zhì)量評估（一）機械振動

階段質(zhì)量評估(一)機械振動(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(每小題3分，共21分)1．關(guān)于做簡諧運動的物體完成一次全振動的意義有以下說法，其中正確的是()A．回復(fù)力第一次恢復(fù)原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程B．速度第一次恢復(fù)原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程C．動能或勢能第一次恢復(fù)原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程D．速度和加速度第一次同時恢復(fù)原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程解析：物體完成一次全振動，是一次完整的振動過程．物體回到原位置，位移、速度、回復(fù)力的大小和方向與原來的大小和方向都相同．因此D項正確．答案：D2.一個彈簧振子在A、B間做簡諧運動，如圖所示，O是平衡位置，以某時刻作為計時零點(t＝0)經(jīng)過eq\f(1,4)周期，振子具有正方向的最大加速度，那么圖中的四個x-t圖像能正確反映運動情況的是()解析：由題意可知當t＝eq\f(1,4)T時，振子具有正向最大加速度，也就是位移負向最大，所以選項D正確．答案：D3．如圖所示為一水平彈簧振子的振動圖像，由此可知()A．在t1時刻，振子的動能最大，所受的回復(fù)力最大B．在t2時刻，振子的動能最大，所受的回復(fù)力最小C．在t3時刻，振子的動能最大，所受的回復(fù)力最小D．在t4時刻，振子的動能最大，所受的回復(fù)力最大解析：根據(jù)彈簧振子振動的特征，彈簧振子在平衡位置時速度最大，加速度為零，即回復(fù)力為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大，即回復(fù)力最大，所以選項B正確．答案：B4．(上海高考)兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速v1、v2(v1＞v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則()A．f1＞f2，A1＝A2 B．f1＜f2，A1＝A2C．f1＝f2，A1＞A2 D．f1＝f2，A1＜A2解析：由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))知，單擺振動的周期或頻率只與擺長和當?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)，因此兩單擺的頻率相等，即f1＝f2；由機械能守恒定律有eq\f(1,2)mv2＝mgh，解得h＝eq\f(v2,2g)，即擺球經(jīng)過平衡位置的速度越大，達到的高度越高，其振幅也就越大，則選項C正確．答案：C5．如圖所示，彈簧振子的小球在B、C之間做簡諧運動，O為BC間的中點，B、C間的距離為10cm，A．小球的最大位移是10B．只有在B、C兩點時，小球的振幅是5cm，在O點時C．無論小球在任何位置，它的振幅都是5D．從任意時刻起，一個周期內(nèi)小球經(jīng)過的路程都是10解析：簡諧運動中的平衡位置就是對稱中心，所以O(shè)點是平衡位置．小球的最大位移是＋5cm或－5cm，故選項A是不正確的．振幅是物體離開平衡位置的最大距離，反映的是振動物體振動的能力，并不說明物體一定在最大距離處，在O點的小球也能夠到達最大距離處，所以小球在O點的振幅也是5答案：C6．一個擺長約1m的單擺，在下列的四個隨時間變化的驅(qū)動力作用下振動，要使單擺振動的振幅盡可能增大，解析：單擺的周期為T≈2s，驅(qū)動力的頻率應(yīng)盡可能接近系統(tǒng)的固有頻率，選項C正確．答案：C7．如圖所示，一質(zhì)點做簡諧運動，先后以相同的速度依次通過M、N兩點，歷時1s，質(zhì)點通過N點后再經(jīng)過1s又第2次通過N點，在這2s內(nèi)質(zhì)點通過的總路程為12cm.則質(zhì)點的振動周期和振幅分別為A．3s,6cm B．4sC．1s,9cm D．2s解析：因質(zhì)點通過M、N兩點時速度相同，說明M、N兩點關(guān)于平衡位置對稱，由時間的對稱性可知，質(zhì)點由N到最大位移，與由M到最大位移的時間相等，即t1＝0.5s，則eq\f(T,2)＝tMN＋2t1＝2s，即T＝4s，由過程的對稱性可知：質(zhì)點在這2s內(nèi)通過的路程恰為2A，即2A＝12cm，A＝6答案：B二、多項選擇題(每小題6分，共18分)8．做受迫振動的物體達到穩(wěn)定狀態(tài)時()A．一定做簡諧運動B．一定按驅(qū)動力的頻率振動C．一定發(fā)生共振D．是否發(fā)生共振取決于驅(qū)動力的頻率是否等于物體的固有頻率解析：因為物體做受迫振動，運動過程中受到周期性的外力作用，其受力特點不一定滿足F＝－kx關(guān)系，所以選項A錯誤，選項B、D正確．答案：BD9．如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是()A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1D．若擺長約為1m，則圖線解析：受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān)，但當驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，所以，可以根據(jù)物體做受迫振動的共振曲線判斷出物體的固有頻率．根據(jù)單擺振動周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以得到單擺固有頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\a\vs4\al(\r(\f(g,l)))，根據(jù)圖像中f的信息可以推斷擺長或重力加速度的變化情況．答案：ABC10．如圖所示，A球振動后，通過水平細繩迫使B、C球振動．下列說法正確的是()A．只有A、C振動周期相等B．A的振幅比B的振幅小C．C的振幅比B的振幅大D．A、B、C的振動周期相等解析：在研究受迫振動時往往認為只有發(fā)生共振時物體振動的頻率才與驅(qū)動力的頻率相等，忽略了受迫振動的本質(zhì)特點，認為A、C擺長相同，發(fā)生共振，因而只有A、C周期相等．其實當A振動起來以后，水平細繩上的B、C球都在驅(qū)動力的作用下做受迫振動，B、C的振動周期都與A的振動周期相同，只是C的固有周期與A的相同而發(fā)生共振．答案：CD三、填空題(本題共2小題，共13分)11．(6分)在利用“單擺測定重力加速度”的實驗中，由單擺做簡諧運動的周期公式得到g＝eq\f(4π2l,T2).只要測出多組單擺的擺長l和運動周期T，作出T2-l圖像，就可以求出當?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋蟃2-l圖像是一條過坐標原點的直線，某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖像如圖所示．(1)造成圖像不過坐標原點的原因可能是__________________.(2)由圖像求出的重力加速度g＝__________________m/s2.(取π2＝9.87)解析：(1)既然所畫T2-l圖像與縱坐標有正截距，這就表明l的測量值與真實值相比偏小了，則意味著測擺長時可能漏掉了擺球半徑．(2)圖像的斜率k＝eq\f(4π2,g)＝4，則g＝eq\f(4π2,k)＝eq\f(4π2,4)m/s2＝9.87m/s2.答案：(1)測擺長時漏掉了擺球半徑(2)9.8712．(7分)(2013·高考安徽卷)根據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺．(1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為__________________mm.甲乙(2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有__________________.a．擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些b．擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的c．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，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°，在釋放擺球的同時開始計時，當擺球回到開始位置時停止計時，此時間間隔Δt即為單擺周期Te．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間Δt，則單擺周期T＝eq\f(Δt,50)解析：(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)方法，小鋼球的直徑d＝(18＋6×0.1)mm＝18.6(2)因為單擺的周期T＝2πeq\r(\f(l,g))與θ無關(guān)，c項錯誤．因為擺球會以較快的速度通過平衡位置，所以在平衡位置開始計時誤差較小，同時為了減小偶然誤差應(yīng)測多次全振動的時間并求平均值，綜合看d項錯誤，a、b、e項正確．答案：(1)18.6(2)abe四、計算題(本題共4小題，共48分)13．(10分)將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛，下端系上質(zhì)量為m的物塊．將物塊向下拉離平衡位置后松開，物塊上下做簡諧運動，其振動周期恰好等于以物塊平衡時彈簧的伸長量為擺長的單擺周期．請由單擺的周期公式推算出該物塊做簡諧運動的周期T.解析：單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，且kl＝mg，解得T＝2πeq\r(\f(m,k)).答案：見解析14．(10分)如圖所示為用頻閃照相的方法拍到的一個水平放置的彈簧振子振動情況．甲圖是振子靜止在平衡位置的照片，乙圖是振子被拉伸到左側(cè)距平衡位置20mm處，放手后向右運動eq\f(1,4)周期內(nèi)的頻閃照片．已知頻閃的頻率為10Hz.求：(1)相鄰兩次閃光的時間間隔t0、振動的周期T0.(2)若振子的質(zhì)量為20g，彈簧的勁度系數(shù)為50N/m，解析：(1)T＝eq\f(1,f)＝0.1s，即相鄰兩次閃光的時間間隔為t0＝0.1s．振子從最大位移處運動到平衡位置經(jīng)歷時間為0.3s，故振子振動周期T0＝1.2s.(2)am＝eq\f(Fm,m)＝eq\f(kA,m)＝50m/s2.答案：(1)0.1s1.2s(2)50m15．(14分)根據(jù)如圖所示的振動圖像：(1)算出下列時刻振子對平衡位置的位移．①t1＝0.5s；②t2＝1.5s.(2)將位移隨時間的變化規(guī)律寫成x＝Asin(2πft＋φ)的形式并指出振動的初相．解析：(1)由圖像知T＝4s，所以x＝Acoseq\f(2π,T)t＝10coseq\f(π,2)tcm，則當t1＝0.5s時，x＝5eq\當t2＝1.5s時，x＝－5eq\(2)由(1)可知x＝10coseq\f(π,2)tcm＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)t＋\f(π,2)))cm，初相φ＝eq\f(π,2).答案：(1)5eq\r(2)cm－5eq\r(2)cm(2)x＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)t＋\f(π,2)))16．(14分)如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在彈簧上，與彈簧一起在豎直方向上做簡諧運動，當振幅為A時，物體對彈簧的最大壓力是物重的1.5倍，則：(1)物體對彈簧的最小壓力是多少？(2)若使物