(完整word)物理選修3-4第十一章機(jī)械振動(dòng)試題及答案詳解,推薦文檔

1、單元過關(guān)測(cè)試 -機(jī)械振動(dòng)本試卷分第 I 卷（選擇題）和第 II 卷（非選擇題）兩部分，第 I 卷 1 至 4 頁，第 II 卷 4 至 8 頁，共計(jì) 100 分，考試時(shí)間 90 分鐘第 I 卷（選擇題共 40 分）一、本題共 10 小題；每小題4 分，共計(jì) 40 分。 在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)得4 分，選對(duì)但不全得2 分，有錯(cuò)選得0 分 .1彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，t 1 時(shí)刻速度為v， t 2 時(shí)刻也為 v，且方向相同。已知（t 2- t 1）小于周期T，則（ t 2-t 1）（）A可能大于四分之一周期B可能小于四分之一周期NMC一定小于二分之一周期D可能等于二分

2、之一周期P2有一擺長(zhǎng)為 L的單擺，懸點(diǎn)正下方某處有一小釘，當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置向左擺動(dòng)時(shí)，擺線的上部將被小釘擋住，使擺長(zhǎng)發(fā)生變化，現(xiàn)使擺球做小幅度擺動(dòng)，擺球從右邊最高點(diǎn)M至左邊最高點(diǎn) N運(yùn)動(dòng)過程的閃光照片，如右圖所示，( 懸點(diǎn)和小釘未被攝入) ，P為擺動(dòng)中的最低點(diǎn)。已知每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等，由此可知，小釘與懸點(diǎn)的距離為（）A L/4B L/2C 3L/4D無法確定3A、 B 兩個(gè)完全一樣的彈簧振子，把A 振子移到A 的平衡位置右邊10cm，把 B 振子移到B 的平衡位置右邊 5cm，然后同時(shí)放手，那么：（）A A、B 運(yùn)動(dòng)的方向總是相同的.B A、 B 運(yùn)動(dòng)的方向總是相反的.C A、B

3、運(yùn)動(dòng)的方向有時(shí)相同、有時(shí)相反.D無法判斷A、 B運(yùn)動(dòng)的方向的關(guān)系.4鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6m，列車固有振動(dòng)周期為0.315s。下列說法正確的是（）A列車的危險(xiǎn)速率為40m / sB列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等D增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行5把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩，篩子做自由

4、振動(dòng)時(shí)，完成20 次全振動(dòng)用15 s ，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是88r /min. 已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓，可以使其轉(zhuǎn)速提高，增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，要使篩子的振幅增大，下列做法中，正確的是（r /min 讀作“轉(zhuǎn)每分” ）（）A. 降低輸入電壓B.提高輸入電壓C.增加篩子的質(zhì)量D. 減小篩子的質(zhì)量6一質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，則該質(zhì)點(diǎn)（）A在 0.015s 時(shí)，速度和加速度都為x 方向B在 0.01 至 0.03s 內(nèi)，速度與加速度先反方向后同方向，且速度是先減小后增大，加速度是先增大后減小。1C在第八個(gè)0.01s 內(nèi)，速度與位移方向相同，且都在不斷增大D在每 1s

5、 內(nèi)，回復(fù)力的瞬時(shí)功率有100 次為零。7擺長(zhǎng)為 L 的單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，若從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，（取作 t =0），當(dāng)振動(dòng)至 t3L2時(shí)，擺g球具有負(fù)向最大速度，則單擺的振動(dòng)圖象是圖中的（）8將一個(gè)電動(dòng)傳感器接到計(jì)算機(jī)上，就可以測(cè)量快速變化的力，用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)時(shí)懸線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。某同學(xué)由此圖線提供的信息做出了下列判斷（） t0.2 s 時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)。t1.1 s 時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)。擺球擺動(dòng)過程中機(jī)械能減少。擺球擺動(dòng)的周期是T 1.4s 。上述判斷中，正確的是A.B.C.D.9甲乙兩人同時(shí)觀察同一單擺的振動(dòng)，甲每經(jīng)過2.0S 觀察一次擺球的位置，發(fā)現(xiàn)擺球都

6、在其平衡位置處；乙每經(jīng)過3.0S 觀察一次擺球的位置，發(fā)現(xiàn)擺球都在平衡位置右側(cè)的最高處，由此可知該單擺的周期可能是（） A 0.5SB1.0SC 2.0SD 3.0S10 關(guān)于小孩子蕩秋千，有下列四種說法：質(zhì)量大一些的孩子蕩秋千，它擺動(dòng)的頻率會(huì)更大些孩子在秋千達(dá)到最低點(diǎn)處有失重的感覺拉繩被磨損了的秋千，繩子最容易在最低點(diǎn)斷開自己蕩秋千想蕩高一些，必須在兩側(cè)最高點(diǎn)提高重心，增加勢(shì)能。上述說法中正確的是（）A. B.C. D.c附加 1：如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a 位置，當(dāng)一重球放在彈簧上端靜止時(shí)，彈簧上端被壓縮到b 位置?，F(xiàn)將重球（視為質(zhì)點(diǎn)）從高于a 位置的a（

7、c 位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d. 以下關(guān)于重球運(yùn)動(dòng)過程的正確說法應(yīng)是（）dA重球下落壓縮彈簧由a 至 d 的過程中，重球做減速運(yùn)動(dòng)。2B重球下落至b 處獲得最大速度。C重球下落至d 處獲得最大加速度。D由 a 至 d 過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由c 下落至 d 處時(shí)重力勢(shì)能減少量。附加 2：一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖8 所示，下列說法正確的是x/cmA質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)頻率是 4Hz B在 10 要內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cm2C第 4 末質(zhì)點(diǎn)的速度是零o246810 12t/s2D 在 t=1s 和 t 3s 兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同第 II卷（非選擇題共

8、58 分）二、填空題：本題共5 小題，共20 分。把答案填寫在題后括號(hào)內(nèi)或橫線上。11如圖所示，質(zhì)量為m 的物塊放在水平木板上，木板與豎直彈簧相連，彈簧另一端固定在水平面上，今使m隨 M一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，且始終不分離，則物塊m做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是由提供的，當(dāng)振動(dòng)速度達(dá)最大時(shí)，m對(duì) M的壓力為。12如圖所示為水平放置的兩個(gè)彈簧振子A 和 B 的振動(dòng)圖像，已知兩個(gè)振子質(zhì)量之比為mA : mB=2:3 ，彈簧的勁度系數(shù)之比為kA: kB=3:2 ，則它們的周期之比TA： TB；它們的最大加速度之比為 aA: aB。13有一單擺， 當(dāng)它的擺長(zhǎng)增加2m時(shí)，周期變?yōu)樵瓉淼? 倍。則它原來的周期是 _？14某

9、同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長(zhǎng)為101.00cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5 s 。則：（ 1）他測(cè)得的重力加速度g =m/s2. （計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字）(2) 他測(cè)得的 g 值偏小，可能原因是：A 測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過緊。B 擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了。C開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下。D實(shí)驗(yàn)中誤將49 次全振動(dòng)計(jì)為50 次。（ 3）為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)l 并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對(duì)應(yīng)的l 和 T的數(shù)值，再以l為橫坐標(biāo)、 T2 為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得

10、該直線的斜率K。則重力加速度g=。（用 K 表示）15. 一游標(biāo)卡尺的主尺最小分度為 1 毫米，游標(biāo)上有 10 個(gè)小等分間隔，現(xiàn)用此卡尺來測(cè)量工件的直徑，如圖所示。該工件的直徑為 _ 毫米。3AB附加 3. 如圖所示，兩木塊A和 B疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和 M， A與B之間的最大靜摩擦力為f ， B與勁度系數(shù)為 k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子。為使A和 B在振動(dòng)過程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則它們的振幅不能大于，它們的最大加速度不能大于。三、計(jì)算題：本大題共 4 小題，共 40 分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值

11、和單位。、B 點(diǎn).經(jīng)過16彈簧振子以 O 點(diǎn)為平衡位置在 B C 兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) .B C 相距 20 cm.某時(shí)刻振子處于0.5 s，振子首次到達(dá) C 點(diǎn) .求：（ 1）振動(dòng)的周期和頻率； （ 2）振子在5 s 內(nèi)通過的路程及位移大?。唬?3）振子在 B 點(diǎn)的加速度大小跟它距O 點(diǎn) 4 cm 處 P 點(diǎn)的加速度大小的比值 .17觀察振動(dòng)原理的應(yīng)用：心電圖儀是用來記錄心臟生物電的變化規(guī)律的裝置，人的心臟跳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一股股強(qiáng)弱不同的生物電，生物電的變化可以通過周圍組織傳到身體的表面醫(yī)生用引導(dǎo)電極放置于肢體或軀體的一定部位就可通過心電圖儀記錄出心電變化的波動(dòng)曲線，這就是心電圖 請(qǐng)去醫(yī)院進(jìn)行調(diào)查

12、研究下面是甲、乙兩人在同一臺(tái)心電圖機(jī)上作出的心電圖分別如圖甲、乙所示，醫(yī)生通過測(cè)量后記下甲的心率是60 次分試分析：(1) 該心電圖機(jī)圖紙移動(dòng)的速度；(2) 乙的心動(dòng)周期和心率418如圖所示，一塊涂有炭黑玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力 F的作用下，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)。一個(gè)裝有水平振針的振動(dòng)頻率為5Hz的固定電動(dòng)音叉在玻璃板上畫出了圖示曲線，量得OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm求.外力 F的大小。（g=10m/s2, 不計(jì)阻力）FOABC19有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為T. 求該氣球此時(shí)離海平

13、面的高度h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為 R 的球體。附加 4. （ 1）物理課外活動(dòng)小組在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中, 測(cè)出了不同擺長(zhǎng) () 所對(duì)應(yīng)的周期（），LT在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)：A甲同學(xué)以擺長(zhǎng)（ L）為橫坐標(biāo)、周期（T）的平方為縱y坐標(biāo)作出了 T2 L 圖線。若他同學(xué)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，忘記測(cè)擺球的（ b）半徑，則他用圖線法求得的重力加速度（選xBCDE F GHx填“偏大”或“偏小”或“準(zhǔn)確”）（ a）yB乙同學(xué)根據(jù)公式 T 2L42 LAx得 gT2，并計(jì)算重g（c）yyBx5yCx力加速度， 若他測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)， 把擺線長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng) （忘記加上小球半徑） ，則他測(cè)得的重力加速度（選填“偏大”或

14、“偏小”或“準(zhǔn)確”）（ 2）某同學(xué)利用焊有細(xì)鋼針的音叉（固有頻率 f0）、熏有煤油燈煙灰的均勻金屬片和刻度尺來測(cè)定重力加速度。他的實(shí)驗(yàn)步驟有：A 、 將熏有煙灰的金屬片靜止懸掛，調(diào)整音叉的位置，使音叉不振動(dòng)時(shí)，針尖剛好能水平接觸金屬片，如圖（ a）所示。B、 輕敲音叉，使它振動(dòng)，同時(shí)燒斷懸線，使金屬片自由下落。C、 從金屬片上選取針尖劃痕清晰的一段，從某時(shí)刻起針尖經(jīng)過平衡位置的點(diǎn)依次為B、C、D、E、F 、G、H，測(cè)出它們相鄰之間的距離分別為b1、 b2、 b3、 b4、 b5、 b6，如圖（ b）所示。（ 1）推導(dǎo)計(jì)算重力加速度的表達(dá)式：（已知固有頻率f 0）；（ 2）金屬片自由下落后（不計(jì)

15、針尖與金屬片間的摩擦），圖（ c）中 3 幅圖中，你認(rèn)為針尖在金屬片上的劃痕正確的是。6參考答案： 1. AB2.C3.A4. 共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率，由lT 可求出危險(xiǎn)車速為 40 m/ s，故選項(xiàng) A 正確。v列車過橋需要減速，是為了防止橋與火車發(fā)生共振現(xiàn)象，故選項(xiàng)B 錯(cuò)誤。 AD5. AD6. BD7.解：從 t =0 時(shí)經(jīng)過 t3L 時(shí)間，這段時(shí)間為3T ，經(jīng)過3 T 擺球具有負(fù)向最大速度，說明擺球2g44在平衡位置， 在給出的四個(gè)圖象中， 經(jīng)過 3 T 具有最大速度的有C、D 兩圖，而具有負(fù)向最大速度的只有D。4所以選項(xiàng) D正確。8. A9. AB10. 解析：秋

16、千近似為單擺，其周期、頻率由擺長(zhǎng)l 和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定，與質(zhì)量無關(guān)，故知錯(cuò)；具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，而在最低點(diǎn)具有向上的向心加速度，故錯(cuò)；最低點(diǎn)繩子承受的拉力最大，故在最低點(diǎn)易斷，故對(duì)；在最高點(diǎn)提高重心，可使體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（勢(shì)能），可蕩得高一些，可見亦正確.答案：B附 1.分析與解：重球由c 至 a 的運(yùn)動(dòng)過程中，只受重力作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)；由a 至 b的運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和彈力作用，但重力大于彈力，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；由b 至 d的運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和彈力作用，但重力小于彈力，做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)。所以重球下落至 b 處獲得最大速度，由a 至 d 過程中重球克服彈簧

17、彈力做的功等于小球由c 下落至 d處時(shí)重力勢(shì)能減少量，即可判定B、 D 正確。C 選項(xiàng)很難確定是否正確，但利用彈簧振子的特點(diǎn)就可非常容易解決這一難題。重球接觸彈簧以后，以b 點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在b 點(diǎn)下方取一點(diǎn)a, , 使 ab=a, b, 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可知，重球在a、a, 的加速度大小相等，方向相反，如圖1 所示。而在 d 點(diǎn)的加速度大于在 a, 點(diǎn)的加速度，所以重球下落至d 處獲得最大加速度，C 選項(xiàng)正確。附 2：B11.重力和 M對(duì) m的支持力的合力（4 分）；mg。12. 2 ：3；9：213. 解：設(shè)該單擺原來的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)0，振動(dòng)周期為 T0；則擺長(zhǎng)增加 2m后，擺長(zhǎng)變

18、為L(zhǎng)=（ l 0+2） m，周期變?yōu)門=2T0。由單擺周期公式，有T0=2L 02 T0= 2L 0 2gg聯(lián)立上述兩式，可得L0= 2 mT0=1.64s（2 分）314. （ 1） 9.76（2） B（3）4 2/ K。(M m) ffkmm16.（1）設(shè)振幅為 A，由題意 BC2A 20 cm，所以 A 10 cm.Caba,d圖 17振子從 B 到 C 所用時(shí)間 t 0.5 s，為周期 T 的一半，所以 T=1.0 s；f= 1=1.0 Hz.T（ 2）振子在 1個(gè)周期內(nèi)通過的路程為4A，故在 t =5 s=5T 內(nèi)通過的路程 s= t ×4A=200 cm.T5 s 內(nèi)振子振動(dòng)了 5個(gè)周期， 5 s 末振子仍處在 B 點(diǎn)，所以它偏離平衡位置的位移大小為10 cm.（3）振子加速度a=-kx,a x.所以 aBaP=xB xP=10 4=5 2.m17.（ 1） 25