2022年人教版高中物理选修3-4第十一章《机械振动》单元检测题 .pdf

第 1 页 共 10页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mA2 kg 和mB3 kg 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F45 N 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 10 m/s2) ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页第 2 页 共 10页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( ) AF、x、a BF、v、a Cx、v、a DF、x、v7. 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( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页第 3 页 共 10页A 1212 B 1111C 1112 D 121110. 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，使摆角甲乙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 ( ) Aa 图线表示势能随位置的变化关系Bb 图线表示动能随位置的变化关系Cc 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( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页第 4 页 共 10页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 ) 1 米长细线1 米长粗线10 厘米细线泡沫塑料小球小铁球秒刻度停表时钟厘米刻度米尺毫米刻度米尺(2) 实验中，测出不同摆长对应的周期值T，作出 T2L 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 n1 次全振动C计算摆长时，将悬线长加小球直径精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页第 5 页 共 10页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m50 g ，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 1.8 s时，振子恰好第五次通过平衡位置，此时振子的速度大小 v4 m/s. 求：(1) 弹簧振子的振动周期T；(2) 在 t 2 s 时，弹簧的弹性势能Ep. 18. 如图所示，质量为M 0.5 kg的框架 B 放在水平地面上劲度系数为k100 N/m的轻弹簧竖直放在框架B 中，轻弹簧的上端和质量为m 0.2 kg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x0.03 m 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g10 m/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？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页第 6 页 共 10页答案解析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ax 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F45 N，由对称性知，物块A在最高点的回复力大小F回F回45 N ，此时 F回GAF弹，所以 F弹25 NGB，故物块 B不可能离开水平面，选项B正确6. 【答案】 B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页第 7 页 共 10页【解析】回复力Fkx，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11；由简谐运动的特征：a得：最大加速度的大小之比am1am2x2x12，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 Fkx 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页第 8 页 共 10页错误， 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) (2)(3)A 【解析】 (1) 摆线选择 1 m 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.(2) 根据单摆的周期公式T2得，T2，可知图线的斜率 k，解得 g. (3) 根据 T2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 n1 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)0.8 s (2)0.4 J 【解析】 (1) 在 t 1.8 s时，振子恰好第五次通过平衡位置，则有：2 T1.8 s 振子振动周期为： T0.8 s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页第 9 页 共 10页(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 1.8 s时，振子通过平衡位置时弹性势能为零，动能为：Ek mv2 0.0542J0.4 J ，则振子的机械能为： EEkEp00.4 J 0.4 J. t 2 s 2.5 T，则在 t 2 s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0.4 J ；18. 【答案】 15 m/s210 N 【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： x00.02 m 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 Ax0.03 m 当物体 C运动到最低点时，对物体 C ，有： k(xx0) mg ma解得： a15 m/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：FMgk(xx0) 解得： F10 N 由牛顿第三定律知框架B对地面的压力大小为10 N. 19. 【答案】 (1)2(2) 最大压力是重力的3 倍(3)4 mgx0【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： v20 解得：v12(2) 最高点合力为 2mg ，最低点合力也为2mg ，故在最低点，有：FNmg 2mg精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页第 10 页 共 10 页解得：FN3mg即得弹力是重力的3 倍；(3) 由动能定理可知：WGWN mv mvEpWN又因为初末状态速度为零，所以：EpWNWG4mgx0. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页