完整版人教版高中物理选修34第十一章《机械振动》单元检测题解析版.docx
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完整版人教版高中物理选修34第十一章《机械振动》单元检测题解析版
《机械振动》单元检测题
一、单选题
1.下列运动中可以看作机械振动的是( )
A.声带发声
B.音叉被移动
C.火车沿斜坡行驶
D.秋风中树叶落下
2.关于单摆,下列说法中正确的是( )
A.单摆摆球所受的合外力指向平衡位置
B.摆球经过平衡位置时加速度为零
C.摆球运动到平衡位置时,所受回复力等于零
D.摆角很小时,摆球所受合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比
3.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议,可行的是( )
A.适当加长摆线
B.质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较大的
C.单摆偏离平衡位置的角度要适当大一些
D.当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期
4.弹簧振子做简谐振动,若某一过程中振子的加速度在增加,则此过程中,振子的( )
A.速度一定在减小
B.位移一定在减小
C.速度与位移方向相反
D.加速度与速度方向相同
5.如图所示,质量分别为mA=2kg和mB=3kg的A、B两物块,用劲度系数为k的轻弹簧相连后竖直放在水平面上,今用大小为F=45N的力把物块A向下压使之处于静止状态,然后突然撤去压力,则(g取10m/s2)( )
A.物块B有可能离开水平面
B.物块B不可能离开水平面
C.只要k足够小,物块B就可能离开水平面
D.只要k足够大,物块B就可能离开水面
6.做简谐运动的物体,它所受到的回复力F、振动时的位移x、速度v、加速度a,那么在F、x、v、a中,方向有可能相同的是( )
A.F、x、aB.F、v、aC.x、v、aD.F、x、v
7.曾因高速运行时刹不住车而引发的“丰田安全危机”风暴席卷全球,有资料分析认为这是由于当发动机达到一定转速时,其振动的频率和车身上一些零部件的固有频率接近,使得这些零部件就跟着振动起来,当振幅达到一定时就出现“卡壳”现象.有同学通过查阅资料又发现丰田召回后的某一维修方案,就是在加速脚踏板上加一个“小铁片”.试分析该铁片的作用最有可能的是( )
A.通过增加质量使整车惯性增大
B.通过增加质量使得汽车脚踏板不发生振动
C.通过增加质量改变汽车脚踏板的固有频率
D.通过增加质量改变汽车发动机的固有频率
8.做简谐运动的物体,当其位移为负时,以下说法正确的是( )
A.速度一定为正值,加速度一定为负值
B.速度一定为负值,加速度一定为正值
C.速度不一定为负值,加速度不一定为正值
D.速度不一定为负值,加速度一定为正值
9.一个弹簧振子,第一次用力把弹簧压缩x后开始振动,第二次把弹簧压缩2x后开始振动,则两次振动的周期之比和最大加速度的大小之比分别为( )
A.1∶2 1∶2B.1∶1 1∶1
C.1∶1 1∶2D.1∶2 1∶1
10.关于机械振动,下列说法正确的是( )
A.往复运动就是机械振动
B.机械振动是靠惯性运动的,不需要有力的作用
C.机械振动是受回复力作用
D.回复力是物体所受的合力
11.甲、乙两个单摆的摆长相等,将两单摆的摆球由平衡位置拉起,使摆角θ甲<θ乙<5°,由静止开始释放,则( )
A.甲先摆到平衡位置
B.乙先摆到平衡位置
C.甲、乙两摆同时到达平衡位置
D.无法判断
二、多选题
12.如图所示,乙图图象记录了甲图单摆摆球的动能、势能和机械能随摆球位置变化的关系,下列关于图象的说法正确的是( )
A.a图线表示势能随位置的变化关系
B.b图线表示动能随位置的变化关系
C.c图线表示机械能随位置的变化关系
D.图象表明摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变
13.振动着的单摆,经过平衡位置时( )
A.回复力指向悬点B.合力为0
C.合力指向悬点D.回复力为0
14.两个简谐振动的曲线如图所示.下列关于两个图象的说法正确的是( )
A.两个振动周期相同B.两个振动振幅相同
C.两个振动初相相同D.两个振动的表达式相同
15.下列运动中属于机械振动的是( )
A.小鸟飞走后树枝的运动
B.爆炸声引起窗子上玻璃的运动
C.匀速圆周运动
D.竖直向上抛出物体的运动
三、实验题
16.在利用单摆测定重力加速度的实验中:
(1)实验中,应选用的器材为______.(填序号)
①1米长细线 ②1米长粗线 ③10厘米细线
④泡沫塑料小球 ⑤小铁球 ⑥
秒刻度停表
⑦时钟 ⑧厘米刻度米尺 ⑨毫米刻度米尺
(2)实验中,测出不同摆长对应的周期值T,作出T2-L图象,如图所示,T2与L的关系式是T2=____________,利用图线上任两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2)可求出图线斜率k,再由k可求出g=____________.
(3)在实验中,若测得的g值偏小,可能是下列原因中的______.
A.计算摆长时,只考虑悬线长度,而未加小球半径
B.测量周期时,将n次全振动误记为n+1次全振动
C.计算摆长时,将悬线长加小球直径
D.单摆振动时,振幅偏小
四、计算题
17.光滑水平面上的弹簧振子的质量m=50g,若在弹簧振子处于偏离平衡位置的最大位移处开始计时(t=0),在t=1.8s时,振子恰好第五次通过平衡位置,此时振子的速度大小v=4m/s.求:
(1)弹簧振子的振动周期T;
(2)在t=2s时,弹簧的弹性势能Ep.
18.如图所示,质量为M=0.5kg的框架B放在水平地面上.劲度系数为k=100N/m的轻弹簧竖直放在框架B中,轻弹簧的上端和质量为m=0.2kg的物体C连在一起.轻弹簧的下端连在框架B的底部.物体C在轻弹簧的上方静止不动.现将物体C竖直向下缓慢压下一段距离x=0.03m后释放,物体C就在框架B中上下做简谐运动.在运动过程中,框架B始终不离开地面,物体C始终不碰撞框架B的顶部.已知重力加速度大小为g=10m/s2.试求:
当物体C运动到最低点时,物体C的加速度大小和此时物体B对地面的压力大小.
19.如图所示有一下端固定的轻弹簧,原长时上端位于O0点,质量为m的小物块P(可视为质点)与轻弹簧上端相连,且只能在竖直方向上运动.当物体静止时,物体下降到O1点,测得弹簧被压缩了x0.现用一外力将物体拉至O0点上方O2点,轻轻释放后,物块将开始做简谐运动,已知O0、O2两点间距离x0,当地重力加速度为g.求:
(1)物块过O1点时的速度v1是多大?
(2)若物块达到O3点(图中没有标出)时,物块对弹簧的压力最大,则最大压力是重力的几倍?
(3)从O2点到O3点过程中弹性势能变化了多少?
答案解析
1.【答案】A
【解析】物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称为振动;声带的振动发出声音是在其平衡位置附近的振动,故A正确;音叉被移动、火车沿斜坡行驶都是单方向的运动,不是在其平衡位置附近的振动,故B、C错误;秋风中树叶落下不是在其平衡位置附近作往复运动,故D错误.
2.【答案】C
【解析】单摆既是简谐运动也是竖直面内的圆周运动,沿圆心方向和切线方向均有合力,A项错误;在平衡位置时,单摆具有竖直向上的合力,加速度不为零,B项错误,但是此时回复力为零,C项正确;摆角很小时,摆球的回复力与摆球相对平衡位置的位移成正比,D项错误.
3.【答案】A
【解析】单摆的摆长越长,周期越大,适当加长摆长,便于测量周期,故A正确.
要减小空气阻力的影响,应选体积较小的摆球,故B错误.
单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动,则单摆偏离平衡位置的角度不能太大,一般不超过5°,故C错误.
单摆周期较小,把一次全振动的时间作为周期,测量误差较大,应采用累积法,测多个周期的时间取平均值作为单摆的周期,故D错误.
4.【答案】A
【解析】简谐运动中,根据a=-
x可知振子的加速度增大时,则位移增大,振子从平衡位置正向最大位移处运动,所以速度逐渐减小,故A正确,B错误;振子从平衡位置正向最大位移处运动,速度与位移方向相同,故C错误;振子的速度在减小,做减速运动,则运动的加速度的方向一定与速度的方向相反,故D错误.
5.【答案】B
【解析】先假设物块B是固定的,A将做简谐运动,在释放点(最低点)F回=F=45N,由对称性知,物块A在最高点的回复力大小F回′=F回=45N,此时F回=GA+F弹,所以F弹=25N 6.【答案】B 【解析】回复力F=-kx,故回复力和x方向一定不同;但是位移和加速度,在向平衡位置运动过程中,方向相同,速度的方向也可能相同.故A、C、D错误,B正确. 7.【答案】C 【解析】惯性的大小与质量有关,加一个小铁片,对整车的惯性影响不大,A错误;振动是不可避免的,B错误;通过增加质量改变汽车脚踏板的固有频率,以免发生共振,C正确,D错误;故选: C. 8.【答案】D 【解析】若位移为负,由a=- 可知加速度a一定为正,因为振子每次通过同一位置时,速度可能有两种不同的方向,所以速度可正可负,故D正确,A、B、C错误. 9.【答案】C 【解析】弹簧振子的周期由振动系统本身的特性决定,与振幅无关.所以两次振动的周期之比为1∶1;由简谐运动的特征: a=- 得: 最大加速度的大小之比am1∶am2=x∶2x=1∶2,故选C. 10.【答案】C 【解析】机械振动应该是以某一点为中心对称的运动,不是所有的往复运动都是机械振动,A错误;机械振动是需要力来维持的,B项错误、C项正确;回复力不一定是合力,也可能是合力的一部分,D项错误. 11.【答案】C 【解析】两个单摆的摆长相等,则两个单摆的周期相等,单摆从最大位移摆到平衡位置所用的时间相等,选项C正确. 12.【答案】CD 【解析】A点摆球的重力势能最大,动能最小,所以a是摆球重力势能随位置的变化关系,b是摆球动能随位置的变化关系,整个过程中摆球机械能保持不变,所以c是摆球机械能随位置变化的关系,故答案为C、D. 13.【答案】CD 【解析】单摆经过平衡位置时,位移为0,由F=-kx可知回复力为0,故A错误,D正确;单摆经过平衡位置时,合力提供向心力,所以其合力指向圆心(即悬点),故B错误,C正确. 14.【答案】AB 【解析】从振动图象可以看出两个振动的周期相同,离开平衡位置的最大位移即振幅相同,A、B对.两个振动的零时刻相位即初相不同,相位不同,表达式不同,C、D错. 15.【答案】AB 【解析】物体所做的往复运动是机械振动,A、B正确;圆周运动和竖直向上抛出物体的运动不是振动,C、D错误. 16.【答案】 (1)①⑤⑥⑨ (2) (3)A 【解析】 (1)摆线选择1m左右的长细线,摆球选择质量大一些,体积小一些的铁球,测量时间用秒表,测量摆长用毫米刻度尺,故选①⑤⑥⑨. (2)根据单摆的周期公式T=2π 得,T2= , 可知图线的斜率k= = , 解得g= . (3)根据T=2π 得,g= , 计算摆长时,只考虑悬线长度,而未加小球半径,则摆长的测量值偏小,导致重力加速度测量值偏小,故A正确. 测量周期时,将n次全振动误记为n+1次全振动,则周期测量值偏小,导致重力加速度测量值偏大,故B错误. 计算摆长时,将悬线长加小球直径,则摆长的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏大,故C错误. 单摆振动时,振幅偏小,不影响重力加速度的测量,故D错误. 17.【答案】 (1)0.8s (2)0.4J 【解析】 (1)在t=1.8s时,振子恰好第五次通过平衡位置,则有: 2 T=1.8s 振子振动周期为: T=0.8s (2)由题意可知,弹簧振子做简谐运动,根据对称性,从最大位移处释放时开始计时,在t=1.8s时,振子通过平衡位置时弹性势能为零,动能为: Ek= mv2= ×0.05×42J=0.4J, 则振子的机械能为: E=Ek+Ep=0+0.4J=0.4J. t=2s=2.5T,则在t=2s末到达最大位移处,弹簧的弹性势能为最大,动能为零,此时弹簧的弹性势能即为0.4J; 18.【答案】15m/s2 10N 【解析】物体C放上之后静止时: 设弹簧的压缩量为x0, 对物体C,有: mg=kx0 解得: x0=0.02m 当物体C从静止向下压缩x后释放,物体C就以原来的静止位置为中心上下做简谐运动,振幅A=x=0.03m 当物体C运动到最低点时, 对物体C,有: k(x+x0)-mg=ma 解得: a=15m/s2 当物体C运动到最低点时,设地面对框架B的支持力大小为F, 对框架B,有: F=Mg+k(x+x0) 解得: F=10N 由牛顿第三定律知框架B对地面的压力大小为10N. 19.【答案】 (1)2 (2)最大压力是重力的3倍 (3)4mgx0 【解析】 (1)因为O1、O2两点与O0点距离相同,所以弹性势能相同,故: mg(2x0)= mv - mv 其中: v2=0 解得: v1=2 (2)最高点合力为2mg,最低点合力也为2mg,故在最低点,有: FN-mg=2mg 解得: FN=3mg 即得弹力是重力的3倍; (3)由动能定理可知: WG+WN= mv - mv Ep=-WN 又因为初末状态速度为零,所以: ΔEp=-WN=WG=4mgx0.
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- 机械振动 完整版 人教版 高中物理 选修 34 第十一 单元 检测 题解