2021年人教版物理双基限时练-选修3-4：第十一章《机械振动》章末测试.docx

机械振动章末测试说明：本测试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，考试时间90分钟，满分100分第卷(选择题)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分每小题至少有一个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)1.如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是()A钢球运动的最高处为平衡位置B钢球运动的最低处为平衡位置C钢球速度为零处为平衡位置D钢球原来静止时的位置为平衡位置解析钢球以平衡位置为中心做往复运动，在平衡位置处速度最大，故A、B、C项不正确，D选项正确答案D2(多选题)下列说法正确的是()A实际的自由振动必定是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动C阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关解析实际的自由振动，必需不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会渐渐减小，必定是阻尼振动，故A、C项正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动，B项错；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率打算，与自身物理条件无关，D项对答案ACD3.(多选题)如图所示为某物体做简谐运动的图象，下列说法中正确的是()A由PQ位移在增大B由PQ速度在增大C由MN位移是先减小后增大D由MN位移始终减小解析物体经过平衡位置向正方向运动，先后经过P、Q两点，故位移增大，速度减小；物体从正方向最大位移处向负方向运动，先后经过M、N两点，且N点在平衡位置另一侧，故从MN位移先减小后增大答案AC4登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要缘由是()A避开产生回声B减小对雪山的冲击C避开使雪山共振D使登山运动员耗散能量削减解析登山运动员登雪山时，山上常年积雪，雪山内部温度高，有部分雪熔化成水，对雪山积雪有润滑作用，高声叫喊，简洁引起雪山共振发生雪崩答案C5一个单摆和一个弹簧振子，在南京调整使它们的振动周期相等(设为T)，现把它们一起拿到莫斯科，若不再做任何调整，这时单摆的周期为T1，弹簧振子的周期为T2，则它们周期大小关系为()AT1T2TBT1T2T2T DT1T2T解析弹簧振子的周期由弹簧振子本身打算在南京和莫斯科，该系统没有变化，因周期不变即T2T，而单摆周期与当地重力加速度有关，在莫斯科重力加速度大于南京的重力加速度，则T1T，故A选项正确答案A6(多选题)一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是()A质点振动的频率是4 HzB在10 s内质点经过的路程是20 cmC在5 s末，速度为零，加速度最大D在t1.5 s和t4.5 s时，质点的位移大小相等解析由题意可知，做简谐运动的周期T4 s，f0.25 Hz，每个周期质点经过的路程为振幅的4倍，所以10 s内经过的路程为20 cm，故B选项正确；5 s末质点在最大位移处，速度为零，加速度最大，故C选项正确；由图象可知，t1.5 s和t4.5 s时质点的位移相同，故D选项正确答案BCD7(多选题)如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，已知甲、乙两个振子质量相等，则()A甲、乙两振子的振幅分别为2 cm、1 cmB甲、乙两个振子的相位差总为C前2 s内甲、乙两振子的加速度均为正值 D第2 s末甲的速度最大，乙的加速度最大解析由图可知，A甲2 cm，A乙1 cm，故A选项正确；两振子的频率不相等，相位差为一变量，故B选项错误；前2 s甲的位移为正值，回复力为负值，加速度为负值，故C选项错误；第2 s末甲在平衡位置，乙在负向最大位移处，故D选项正确答案AD8有一个弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的运动表达式是()Ax8103sin mBx8103sin mCx8101sin mDx8101sin m解析由题给条件可得：A0.8 cm8103 m，4，所以振动表达式为A项. 答案A9如图，一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图是振子做简谐运动时的位移时间图象则关于振子的加速度随时间的变化规律下列四个图象中正确的是()ABCD解析设弹簧劲度系数为k，位移与加速度方向相反，由牛顿其次定律得a，故C项正确答案C10如图所示，光滑槽的半径R远大于小球运动的弧长今有两个小球(视为质点)同时由静止释放，其中甲球开头时离槽最低点O远些，则它们第一次相遇的地点在()AO点BO点偏左CO点偏右D无法确定，由于两小球质量关系未定解析由于半径R远大于运动的弧长，所以小球做简谐运动，其周期都为T2 ，与位移的大小无关，故同时到达O点，A项正确答案A第卷(非选择题)二、试验题(本题包括2小题，共14分)11(6分)某同学做试验时，一时找不到摆球，就用重锤代替摆球，分别用不同的摆长做了两次试验，测摆长时只测了摆线长，其长度分别为l1和l2，并测出相应周期为T1和T2，用上述测量的数据正确计算出g值，那么他计算重力加速度的表达式应为g_.解析设重锤的等效半径为r，由单摆的周期公式T2 ，得g，则gg由式解得g.答案12(8分)某同学用试验的方法探究影响单摆周期的因素(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示这样做的目的是_(填选项前字母)A保证摇摆过程中摆长不变B可使周期测量得更加精确C需要转变摆长时便于调整D保证摆球在同一竖直平面内摇摆(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的状况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为_ mm，单摆摆长为_m. (3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开头，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎试验要求且误差最小的是_(填选项前字母)ABCD解析(1)用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的目的是保证摇摆过程中摆长不变，需要转变摆长时便于调整，选项A、C正确(2)依据游标卡尺读数规章，摆球直径为12.0 mm，单摆摆长为L0.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m.(3)单摆测量周期，必需从平衡位置开头计时，且摆角小于10，所以合乎试验要求且误差最小的是A项答案(1)AC(2)12.00.993 0(3)A三、计算题(本题包括3小题，共36分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(10分)如图所示，当小球在两个高为h的光滑斜面之间来回滑动时，小球将做机械振动，假如在运动中，小球经过两斜边接口处能量损失不计，问：(1)小球的振动是否为简谐运动？(2)小球的振动周期解析(1)小球在斜面上运动时回复力大小总等于mgsin，与运动位移无关，故小球的振动不是简谐运动(2)小球斜放后向最低点做匀加速直线运动，设其周期为T，则有sa()2sagsin联立，解得T.答案(1)不是(2)T14(12分)如图所示是一个质点做简谐运动的图象，依据图象回答下面的问题：(1)振动质点离开平衡位置的最大距离；(2)写出此振动质点的运动表达式；(3)振动质点在00.6 s的时间内质点通过的路程；(4)振动质点在t0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s时质点的振动方向；(5)振动质点在0.60.8 s这段时间内速度和加速度是怎样变化的？(6)振动质点在0.40.8 s这段时间内的动能变化是多少？解析(1)由图象可知A5 cm.(2)由图象可知T0.8 s，0则xAsin(t)5sin2.5t cm.(3)从0时刻到0.6 s时间内通过的路程s3A35 cm15 cm.(4)t0.1 s时，振动质点处于位移为正值的某一位置，从图象可知经过极短时间t，振动质点的位移增大，由此可知，t0.1 s振动方向沿x轴正方向，同理可知，t0.3 s时，沿x轴负方向，t0.5 s时，沿x轴负方向，t0.7 s时沿x轴正方向(5)0.60.8 s时间内，振动物体的位移越来越小，即加速度越来越小，但加速度与速度同向，故速度越来越大即0.60.8 s振动质点做加速度越来越小的加速运动(6)0.4 s和0.8 s两个时刻质点都在平衡位置，动能相同，故动能变化为零答案见解析15(14分)两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如右图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好始终未离开地面求：(1)木块A的最大加速度；(2)木块B对地面的最大压力；(3)要使B离开地面，外力至少多大？解析(1)除去外力后，A以未加外力时的位置为平衡位置做简谐运动当A运动到平衡位置上方最大位移处时，B恰好对地面压力为零，A加速度最大，设为am，对整体由牛顿其次定律有：am(Mm)g/m，方向向下(2)当A运动到平衡位置下方最大位移处时，A有向上的最大加速度am(超重)，木块对地面压力最大，又对整体由牛顿其次定律得FN(Mm)gM0mam，则FN(Mm)gmam2(Mm)g，由牛顿第三定律得，B对地面最大压力：F(Mm)gmam2(Mm)g，F2(Mm)g，方向向下(3)不加外力时，对m：kx0mg加外力F静止时，对m：k(xx0)FmgM刚离地面时对M：k(xx0)Mg解得F(Mm)g.答案(1)(Mm)g/m，方向向下(2)2(Mm)g，方向向下(3)(Mm)g