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.