2020高中物理 第一章 机械振动章末习题检测试题（提高篇）教科版选修3-4

2020高中物理 第一章 机械振动章末习题检测试题（提高篇）教科版选修3-4

‎《机械振动》章末习题检测(提高篇)‎ 一、选择题 ‎1．一根弹簧原长为0，挂一质量为m的物体时伸长x．当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子，且其振幅为A时，物体振动的最大加速度为（ ）．‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎2．一物体做受追振动，驱动力的频率小于该物体的同有频率．当驱动力的频率逐渐增大到一定数值的过程中，该物体的振幅可能（ ）．‎ A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先逐渐增大，后逐渐减小 D．先逐渐减小，后逐渐增大 ‎3．做简谐运动的物体，由最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度越来越大，这是由于（ ）．‎ ‎ A．加速度越来越大 B．物体的加速度和运动方向一致 ‎ C．物体的势能转变为动能 D．回复力对物体做正功 ‎4．在水平方向上做简谐运动的质点其振动图像如图所示，假设向右为正方向，则物体加速度向右且速度向右的时间是（ ）．‎ ‎ ‎ ‎ A．0～1 s内 B．1～2 s内 C．2～3 s内 D．3～4 s内 ‎5．有一悬线长为L的单摆，其摆的外壳为一个有一定质量的金属空心球．球底有一小孔，球内盛满水．在摆动过程中，水从小孔慢慢流出．从水开始流到水流完的过程中此摆的周期的变化是（ ）．‎ ‎ A．由于悬线长L和重力加速度g不变，所以周期不变 ‎ B．由于水不断外流，周期不断变大 ‎ C．周期先变大，后又变小 ‎ D．周期先变小，后又变大 ‎6．着单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1／2，则单摆振动的（ ）．‎ ‎ A．频率不变，振幅不变 B．频率不变，振幅改变 ‎ C．频率改变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变 ‎7．如图所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图像，从图像可知（ ）．‎ 6‎ ‎ ‎ A．两摆球质量相等 B．两单摆的摆长相等 C．两单摆相位相差 D．在相同的时间内，两摆球通过的路程总有s甲=2s乙 ‎8．如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离Δx．释放后振子在AB间振动．设AB=‎20 cm，振子由A到B时间为0.1 s．则下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ ‎ ‎ A．振子的振幅为‎20 cm，周期为0.2 s ‎ B．振子在A、B两处受到的回复力分别为kΔx+mg与kΔx－mg ‎ C．振子在A、B两处受到的回复力大小都是kΔx ‎ D．振子一次全振动通过的路程是‎40 cm 二、填空题 ‎ ‎9．甲、乙两个弹簧振子，振子质量之比为3：1，弹簧劲度系数之比为1：3，振幅之比为1：2。则甲、乙两个弹簧振子振动的周期之比为 ；若把两个弹簧振子移到月球上，其振动的周期与它们在地球上振动周期之比为 。‎ ‎10．如图所示为摆长为L的单摆．现在在悬点的正下方A点固定一颗钉子，使OA=L／3．令单摆由平衡位置向左摆动时以O为悬点做简谐运动，则这个单摆完成一次全振动所需的时间是________．‎ ‎ ‎ ‎11．如图所示，一个偏心轮的圆心为O，重心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f．若偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动，则当ω=________时振动最剧烈，这个现象称为________。‎ 6‎ ‎ ‎ ‎12．下面是在用单摆测定重力加速度的实验中获得的有关数据：‎ 摆长／m ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.1‎ 周期T2／s2‎ ‎2.2‎ ‎2.5‎ ‎3.2‎ ‎4.5‎ ‎ （1）利用上述数据在坐标图（如图）中描出-T2图像．‎ ‎ ‎ ‎ （2）利用图像，取T2=0.1×4π2s2=3.95 s2，求出重力加速度g=________m／s2．‎ 三、解答题 ‎13．（12分）如图所示，一个弹簧振子在光滑水平面内做简谐振动，O为平衡位置，A、B为最大位移处，当振子在A点由静止开始振动，测得第二次经过平衡位置O时所用时间为t s，在O点正上方C处有一个小球，现使振子由A点、小球由C点同时由静止释放，它们恰在D点处相碰，试求小球所在的高度H。‎ ‎ ‎ ‎14．（8分）如图所示，一块涂有炭黑的玻璃板，质量为‎2 kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动，一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音又在玻璃板上画出了如图11-21所示的曲线，测得OA=‎1.5 cm，BC=‎3.5 cm．求：自玻璃板开始运动．经过多长时间才开始接通电动音叉的电源？接通电源时玻璃板的速度是多大？‎ ‎ ‎ 6‎ ‎15．（10分）将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．如图甲中D点为单摆的固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点、，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中曰点为运动中的最低位置．∠AOB=∠COB=，小于10°且是未知量．图乙是由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中（包括图中）所给的信息求：（g取‎10 m／s2）‎ ‎ ‎ ‎ （1）单摆的振动周期和摆长；‎ ‎ （2）摆球的质量；‎ ‎ （3）摆球运动过程中的最大速度．‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．【答案】B ‎ ‎【解析】振子的最大加速度，而mg=kx，解得，B项正确．‎ ‎2．【答案】A、C ‎ ‎【解析】当驱动力频率等于固有频率时，做受迫振动的物体发生共振现象，振幅最大．由于没有说明驱动力频率最后的情况。因此A、C两项都有可能．‎ ‎3．【答案】D ‎ ‎【解析】从运动学关系来看，当加速度和运动方向一致时，物体做加速运动．但这不是速度变大的原因，其原因是回复力对物体做正功．‎ ‎4．【答案】D ‎ ‎ ‎ ‎【解析】由图像可知：3～4 s内质点正在从负向最大位移向平衡位置振动，结合振动示意图（如图所示），知该过程为从B→O，速度向右，由于简谐运动回复力总指向平衡位置，故该过程加速度方向也向右．‎ ‎5．【答案】C ‎ ‎【解析】单摆的摆长是悬点到小球重心的距离．开始时，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；先变大，后变小，由可知，周期也先变大，后变小，C项正确．‎ ‎6．【答案】B ‎ ‎【解析】单摆的周期公式为，因不变，故T不变，f=1／T不变；当 6‎ 一定时，单摆的振幅A取决于偏角，根据机械能守恒定律，摆球从最大住移处到平衡位置有，得，与m无关；由题意知，即由摆球经过平衡位置时的速度减小推出振幅减小，所以正确选项为B．从另一个角度分析，动能Ek没变，而Ek=mgh，由，所以振幅减小．‎ ‎7．【答案】B、C、D ‎ ‎【解析】由题图知：T甲=T乙，则摆长相等，但A甲=‎2A乙，，x乙=sinωt，故B、C项正确．而单摆周期与质量无关，A项错误．由题图可知，D正确．‎ ‎8．【答案】C、D ‎ ‎【解析】AB之间距离为‎20 cm，所以振幅为‎10 cm，A项错误．由F=－kx可知，在A、B两处回复力大小都为kΔx，B项错误，C项正确．完成一次全振动振子通过的路程为‎40 cm．D项正确．‎ 二、填空题 ‎9．【答案】3：1，1：1。‎ ‎10．【答案】 ‎ ‎【解析】此单摆完成一次全振动所用的时间等于以为摆长的半个周期和以为摆长的半个周期之和．‎ ‎11．【答案】2πf 共振 ‎ ‎【解析】当驱动力的频率等于固有频率时，系统振动最强烈．‎ ‎12．【答案】（1）如图所示 （2）9.6‎ ‎ ‎ ‎ 【解析】（1）如图所示．‎ ‎（2）由图中读出当T2=3.95 s2时，=‎0.96 m．则重力加速度为 ‎．‎ 6‎ 三、解答题 ‎13．【答案】见解析 ‎【解析】设振动周期为T，则，解得，而小球经过O点，所用时间（n=0，1，2，…），‎ ‎ 所以（n=0，1，2，…）．‎ ‎14．【答案】见解析 ‎【解析】由题意可得，振针周期T0=0.2 s，，则对板：‎ ‎ sBC－sOA=2aT2，得：a=‎1 m／s2．‎ ‎ ，‎ ‎ 再求O点速度：v0=vA－aT=‎0.1 m／s，‎ ‎ 由v0=at得时间．‎ ‎ 即经过0.1 s才开始接通电动音叉的电源，且接通时玻璃板的速度为‎0.1 m／s．‎ ‎15．【答案】见解析 ‎【解析】（1）由题图乙可知单摆的周期T=0.4πs，由，得摆长．‎ ‎ （2）在B点拉力的最大值为Fmax=0.510 N．‎ ‎ ．‎ ‎ 在A、C两点拉力最小Fmin=0. 495 N，Fmin=mgcos，‎ ‎ 由A→B机械能守恒，即，‎ ‎ 由以上各式解得m=‎0.05 kg．‎ ‎ （3）由可得，vmax=‎0.283 m／s．‎ 6‎