2019高中物理 第一章 机械振动章末习题检测试题(基础篇)教科版选修3-4

2018-2019年高中物理沪科版《选修3-4》《第一章机械振动》同步练习试卷【3】含答案考点及解析班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________ 题号一二三四五六总分得分注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上评卷人得分一、选择题 1.一个质点在平衡位置O点附近做机械振动．若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需的时间是（） A．14s或 B． C．14s D．8s或【答案】A 【解析】试题分析：若振子开始运动的方向先向M点的另一侧最大位移处运动，再向M点运动，运动路线如图1所示．则，根据对称性可得：，,联立可得：，，当振子第三次通过还需要：若振子开始运动的方向从平衡位置直接向M点运动，如图2，,,所以周期为，当振子第三次通过还需要：故选A考点：简谐运动点评：本题考查分析振动过程的能力，振子开始运动方向不明，要考虑两种可能．中等难度．2.如图所示，一弹簧振子在B、C间做简谐运动，O为平衡位置，BC间距离为10cm，从B到C运动一次的时间为1s，则A．从B到C振子作了一次全振动 B．振动周期为2s，振幅为5cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20cm D．振子从B点开始，经3s位移是30cm 【答案】B 【解析】试题分析：从B到C振子通过的路程是两个振幅，运动了半个周期，振子运动是半个全振动．故A错误．由题，振子从B到C运动一次的时间为半个周期，则周期为T=2s；B（或C）到O的距离等于振幅，则振幅A=5cm．故B正确．经过两次全振动，振子通过的路程是．故C错误．由图分析可知，振子从B点开始，经过3s时间到达位置O，3s内的位移是5cm．故D 错误．故选B 考点：本题考查简谐运动基本物理量：振幅、周期、路程、位移，点评: 振动周期是振子完成一次全振动的时间，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离．经过一次全振动，振子通过的路程是四个振幅．3.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上洒些盐),图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是( ) A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持原来状态不变【答案】D【解析】金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时,楔形薄膜形状各处厚度形状几乎不变.因此,形成的干涉条纹保持原状态不变,D正确,A､B､C错误.-14.如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分子位于x=-2､10m和-1x=12×10m处,两列波的波速均为v=0.4 m/s,两波源的振幅均为A="2" cm.图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图),此刻处于平衡位置x="0.2" m 和0.8 m的P､Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x="0.5" m处.关于各质点运动情况的判断正确的是( )A．质点P､Q都首先沿y轴正方向运动B．t="0.75" s时刻,质点P､Q 都运动到M点C．t="1" s时刻,质点M的位移为+4 cm D．t="1" s时刻,质点M的位移为-4 cm【答案】D【解析】根据波动与振动方向间的关系可知,此时P､Q两质点均向y轴负方向运动,选项A错误.再经过t="0.75" s,两列波都传播Δx="vt=0.3" m,恰好都传播到M点,但P､Q两质点并未随波迁移,选项B错误.t="1" s时,两列波都传播Δx="vt=0.4" m,两列波的波谷同时传播到M点,根据波的叠加原理,质点M的位移为-4 cm,选项C错误,选项D正确.5.以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。

选修1高中物理《机械振动》测试题(含答案)一、机械振动选择题1．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期T=2s，从最低点位置向上运动时刻开始计时，在一个周期内的振动图象如图所示，关于这个图象，下列哪些说法是正确的是（）A．t=1.25s时，振子的加速度为正，速度也为正B．t=1.7s时，振子的加速度为负，速度也为负C．t=1.0s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值D．t=1.5s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值2．甲、乙两单摆的振动图像如图所示，由图像可知A．甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B．甲、乙两单摆的摆长之比是2:3C．t b时刻甲、乙两摆球的速度相同D．t a时刻甲、乙两单摆的摆角不等3．在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A．T=2πr GMlB．T=2πrlGMC．T=2πGMr lD．T=2πlrGM4．如图所示，一端固定于天花板上的一轻弹簧，下端悬挂了质量均为m的A、B两物体，平衡后剪断A、B间细线，此后A将做简谐运动。

已知弹簧的劲度系数为k，则下列说法中正确的是（）A．细线剪断瞬间A的加速度为0B．A运动到最高点时弹簧弹力为mgC ．A 运动到最高点时，A 的加速度为gD ．A 振动的振幅为2mgk5．如图所示为甲、乙两等质量的质点做简谐运动的图像，以下说法正确的是（）A ．甲、乙的振幅各为 2 m 和 1 mB ．若甲、乙为两个弹簧振子，则所受回复力最大值之比为F 甲∶F 乙＝2∶1C ．乙振动的表达式为x= sin4t （cm ） D ．t ＝2s 时，甲的速度为零，乙的加速度达到最大值6．如图所示，将小球甲、乙、丙（都可视为质点）分别从A 、B 、C 三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D ，其中甲是从圆心A 出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端B 到达最低点D ，丙沿圆弧轨道从C 点运动到D ，且C 点很靠近D 点，如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断正确的是（ ）A ．丙球最先到达D 点，乙球最后到达D 点B ．甲球最先到达D 点，乙球最后到达D 点C ．甲球最先到达D 点，丙球最后到达D 点D ．甲球最先到达D 点，无法判断哪个球最后到达D 点7．如图1所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一个钢球，把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A ，由静止释放。

综合检测(一)第1章机械振动(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分．第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．(2013·烟台高二检测)如图1所示是一做简谐运动物体的振动图像，由图像可知物体速度最大的时刻是( )图1A．t1B．t2C．t3D．t4【解析】根据简谐运动的特点可知，振动的物体在平衡位置时速度最大，振动物体的位移为零，此时对应题图中的t2时刻，B对．【答案】 B2．(2013·淮安高二检测)一单摆做小角度摆动，其振动图像如图2所示，以下说法正确的是( )图2A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大B．t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大C．t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小【解析】由图像可知：t1、t3时刻摆球在最大位移处，此时速度为零，由F－mg cos θ＝0可知悬线对它的拉力最小，t2、t4时刻摆球在平衡位置处，此时速度最大，由F－mg＝m v2l可知悬线对它的拉力最大．故C对．【答案】 C3．(2013·江苏高考)如图3所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1 Hz ，则把手转动的频率为 ( )图3A ．1 HzB ．3 HzC ．4 HzD ．5 Hz【解析】 根据受迫振动的频率等于驱动力的频率，A 正确． 【答案】 A4．(2013·西安高新一中检测)一个做简谐运动的质点，它的振幅是4 cm ，频率是 2.5 Hz ，该质点从平衡位置开始经过2.5 s 后，位移的大小和经过的路程分别为( )A ．4 cm,10 cmB ．4 cm,100 cmC ．0,24 cmD ．0,100 cm【解析】 频率f ＝2.5 Hz ，则周期T ＝1f ＝0.4 s ，Δt ＝2.5 s ＝(6＋14)T ，从质点经过平衡位置开始计时，经Δt 后位移大小为4 cm ，经过的路程为6×4×4 cm＋4 cm ＝100 cm.【答案】 B5．(2013·北京朝阳区期末)弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中( )A ．振子所受的回复力逐渐增大B ．振子离开平衡位置的位移逐渐增大C ．振子的速度逐渐增大D ．振子的加速度逐渐减小【解析】 在振子向着平衡位置运动的过程中，振子所受的回复力逐渐减小，振子离开平衡位置的位移逐渐减小，振子的速度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项C 、D 正确．【答案】 CD6．(2013·汕头高二检测)如图4所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A 是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是( )图4A．其他各摆的振动周期与A摆的相同B．其他各摆的振幅都相等C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大【解析】受迫振动的周期都应等于驱动力的周期(A摆的周期)．A、E两摆为双线摆，其等效摆长相等，l A＝l E，A摆振动后迫使水平绳振动，水平绳再迫使其他摆振动，由于E 摆的固有周期与驱动力(A摆)的周期相同，所以E摆的振幅最大，B、C、D三个摆的固有周期偏离驱动力(A摆)的周期，且各不相同，所以它们振动的振幅各不相同．选A、C.【答案】AC7．如图5所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的很小一段，小球B静止在圆弧轨道最低点O处，另一小球A自圆弧轨道上C处由静止滑下，经过时间t与小球B发生碰撞，碰撞后两球分别在这段轨道上运动而未离开轨道，当两球第二次相遇时( )图5A．相隔的时间为4tB．相隔的时间为2tC．将仍在O处相碰D．可能在O点以外的其他地方相碰【解析】由于题图中为半径很大的光滑圆弧轨道上的很小一段，所以A、B两球的运动情形可等效看成是两个摆长相等的单摆，所以它们的周期相等，故两球第二次相遇时一定在O点，相隔的时间为半个周期，即2t，所以B、C选项正确．【答案】BC二、非选择题(本大题共5个小题，共58分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)8．(10分)(2013·成都高二检测)某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中，先测得摆线长为97.50 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.7 s，则：(1)该摆摆长为________ cm，周期为________s.(2)如果测得g值偏小，可能的原因是( )A．测摆线长时摆线拉得过紧B．测量摆线长度作为摆长，没有加上摆球的半径C．开始计时时，秒表过迟按下D ．实验中误将49次全振动次数记为50次 【解析】 (1)摆长L ＝L绳＋d2＝(97.50＋1.00) cm ＝98.50 cm ；由题意可知单摆振动50次所用的时间t ＝99.7 s ，所以单摆的周期T ＝t50＝1.99 s.(2)由单摆的周期公式T ＝2πL g 变形可得g ＝4π2LT2，如果g 值偏小，则可能是L 值的测量偏小或者是T 值的测量偏大造成的，测摆线长时摆线拉得过紧会造成L 值偏大，则g 值应偏大，故A 错；测量摆线长度作为摆长，没有加上摆球的半径，会造成L 值偏小，则g 值应偏小，故B 正确；开始计时时，秒表过迟按下和实验中误将49次全振动次数记为50次都会使T 值偏小，则g 值应偏大，故C 、D 均错．【答案】 (1)98.50 1.99 (2)B9．(10分)(2011·江苏高考)将一劲度系数为k 的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m 的物块．将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T .【解析】 单摆周期公式T ＝2π lg，且kl ＝mg 解得T ＝2πm k. 【答案】 见解析10．(10分)如图6所示，轻弹簧的下端系着A 、B 两球，m A ＝100 g ，m B ＝500 g ，系统静止时弹簧伸长x ＝15 cm ，未超出弹性限度．若剪断A 、B 间绳，则A 在竖直方向上做简谐运动．求：图6(1)A 的振幅多大？(2)A 球的最大加速度多大？(g 取10 m/s 2) 【解析】 (1)设只挂A 时弹簧伸长量x 1＝m A g k .由(m A ＋m B )g ＝kx ，得k ＝m A ＋m B gx，即x 1＝m Am A ＋m Bx ＝2.5 cm.振幅A ＝x －x 1＝12.5 cm.(2)剪断细绳瞬间，A 受最大弹力，合力最大，加速度最大．F＝(m A＋m B)g－m A g＝m B g＝m A a maxa max＝mB gm A＝5 g＝50 m/s2.【答案】(1)12.5 cm (2)50 m/s211．(12分)一块涂有炭黑的玻璃板质量为 2 kg，在拉力F作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动．一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图7所示曲线，量得OA＝1 cm，OB＝4 cm，OC＝9 cm.求外力F的大小．(g取10 m/s2)图7【解析】题图反映了在拉力F与重力mg的作用下做匀加速运动的玻璃板在连续相等时间内的位移情况．设玻璃板竖直向上的加速度为a，则有s B A－s A O＝aT2①其中T＝152s＝0.1 s②由牛顿第二定律得F－mg＝ma③解①②③式可求得F＝24 N.【答案】24 N12．(16分)(2013·西安高级中学检测)如图8(a)所示是一个单摆振动的情形，O点是它的平衡位置，B、C点是摆球所能到达的最大位移处．设向右为正方向，如图(b)所示是这个单摆的振动图像．根据图像回答以下几个问题：图8(1)单摆的振幅，频率各是多大？(2)开始计时时刻摆球在什么位置？(3)摆球的速度首次具有负向最大值的时刻是多少？此时摆球在什么位置？(4)摆球的加速度首次具有负向最大值的时刻是多少？此时摆球在什么位置？ (5)若当地的重力加速度g 为9.8 m/s 2，试求这个单摆的摆长．【解析】 (1)由题图(b)可知，单摆的振幅A ＝4 cm ，周期T ＝0.8 s ，频率f ＝1T＝1.25Hz.(2)由图(b)可知t ＝0时，摆球位于负向最大位移处，向右为正方向，所以开始计时的时刻摆球位于图(a)中的B 点．(3)摆球的位移为零时，速度最大，所以速度首次具有负向最大值的时刻是t ＝0.6 s ，摆球恰在O 点．(4)位移最大时，加速度也最大，且加速度方向与位移方向相反，所以当位移正向最大的时刻，加速度负向最大，所以加速度首次达到负向最大值的时刻是t ＝0.4 s ，此时摆球处在C 点．(5)由T ＝2πl g 得l ＝g 24π2＝9.8×0.824π2 m≈0.159 m. 【答案】 (1)4 cm 1.25 Hz (2)B 点 (3)0.6 s O 点 (4)0.4 s C 点 (5)0.159 m。

物理粤教版选修3—4第一章机械振动单元检测（时间：45分钟满分：100分）一、单项选择题（每小题5分，共20分）1．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（）．A．振子所受回复力逐渐增大B．振子的位移逐渐增大C．振子的速度逐渐减小D．振子的加速度逐渐减小2．若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的12，则单摆振动的（）．A．频率不变，振幅不变 B．频率不变，振幅改变C．频率改变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变3．（创新题）两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速v1、v2（v1＞v2）在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f1，f2和A1，A2，则（）．A．f1＞f2，A1＝A2 B．f1＜f2，A1＝A2C．f1＝f2，A1＞A2 D．f1＝f2，A1＜A24．一平台沿竖直方向做简谐运动，一物体置于振动平台上随平台一起运动．当振动平台处于什么位置时，物体对平台的正压力最大（）．A．当振动平台运动到最高点时B．当振动平台向下运动经平衡位置时C．当振动平台运动到最低点时D．当振动平台向上运动经平衡位置时二、双项选择题（每小题7分，共28分）5．一弹簧振子沿水平方向的x轴做简谐运动，原点O为平衡位置，在振动中下列情况中不可能出现的是（）．A．位移与速度均为正值，加速度为负值B．位移为负值，加速度和速度均为正值C．位移与加速度均为正值，速度为负值D．位移、速度、加速度均为负值6．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为πsin4x A t，则质点（）．A．第1 s末与第3 s末的位移相同B．第1 s末与第3 s末的速度相同C．3 s末至5 s末的位移方向都相同D．3 s末至5 s末的速度方向都相同7．（创新题）在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦地探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是（）．A．加大飞机的惯性B．防止机翼发生共振C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率8．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是（）．A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能三、填空题（每小题6分，共12分）9．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用刻度尺量得悬点到小球的距离为96.60 cm，用游标卡尺量得小球直径是5.260 cm，测量周期有3次，每次都是在摆球通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到计时终止，结果如下表．则此单摆的周期为．10．（创新题）大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和______，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的______．四、计算题（每小题20分，共40分）11．有一摆钟一昼夜走慢1 h，如何调整摆长才能将其调准？设摆长原来为0.50 m．12．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：（1）质点离开平衡位置的最大距离有多大？（2）在1.5 s和2.5 s两个时刻，质点向哪个方向运动？（3）质点在第2 s末的位移是多少？在前4 s内的路程是多少？参考答案1．答案：D解析：弹簧振子向平衡位置运动的过程中，位移逐渐减小，因此，由回复力F ＝－kx 可知，振子受到的回复力逐渐减小，振子的加速度k a x m =-也逐渐减小．由于在振子回到平衡位置的过程中，弹簧弹力一直做正功，所以速度增大，D 正确．2．答案：B解析：由单摆周期公式2T =l 、g 有关，与m 和v 无关，周期不变频率不变．没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h ，最低点速度为v ，有mgh ＝12mv 2 质量改变后：4mgh ′＝12·4m ·（2v ）2，可知h ′≠h ，振幅改变． 3．答案：C 解析：单摆的频率由摆长决定，摆长相等，频率相等，所以A 、B 错误；由机械能守恒知，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C 正确，D 错误．4．答案：C解析：当平台运动到最低点时，具有向上的最大加速度，此时物体对平台的压力最大．5．答案：CD解析：在振动过程中，位移方向始终与加速度方向相反，速度方向与位移方向可能相同也可能相反．6．答案：AD解析：根据振动方程做出质点的振动图象，由图象可以判断A 、D 正确．7．答案：BD解析：在机翼前装置配重杆主要目的是改变机翼的固有频率，使机翼的固有频率和驱动力的频率相差较大，防止机翼发生共振．8．答案：BD解析：由于机械能减少，选项C 错，选项D 对；由于A 、B 两时刻摆球的位移相同，故在这两个时刻摆球相对于零势能点的高度相同，摆球质量不变，势能相同，选项B 对；又由于A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能，而A 、B 两时刻的势能相同，故A 时刻的动能大于B 时刻的动能，A 错．9．答案：2.03 s 9.49 m/s 2解析：由题知单摆的周期T 1＝60.40s 6112-＝2.013 s ，T 2＝79.80s 8112-＝1.995 s ，T 3＝70.60s 7112-＝2.071 s T ＝1233T T T ++＝2.03 s ；摆长l ＝l ′＋2d ＝（0.966＋12×0.052 60）m ＝0.992 3 m由2T =g ＝224πl T ＝224 3.140.99232.03⨯⨯m/s 2＝9.49 m/s 2． 10．答案：航速（速度） 固有频率解析：当物体受到的驱动力频率与本身的固有频率越接近时越易发生共振，因而使物体的振动幅度变大．现改变船的航行方向和航速也就改变了风浪的驱动频率，使其远离船本身的固有频率，减小了振幅，防止了倾覆．11．答案：应将摆长调为0.46 m解析：一昼夜的时间是24 h ，指示时间由一昼夜钟摆摆动的次数决定，钟摆每摆动一次，指针转过相同的角度．设准确的钟摆的摆长为r ，则在一昼夜内该钟摆和准确的钟摆满足：122324n n =，其中n 1，n 2为该钟摆和准确的钟摆在一昼夜内摆动的次数，而且n 1T 1＝n 2T 2，所以12212423T n T n ==，又因为2T T =2122T l T r=，r ＝（2324）2×0.50 m ＝0.46 m ． 12．答案：（1）10 cm（2）1.5 s 时向平衡位置运动 2.5 s 时背离平衡位置运动（两时刻质点均向x 轴负方向运动）（3）0 0.40 m解析：由图象上的信息，结合质点的振动过程可断定：（1）质点离开平衡位置的最大距离就是位移的最大值10 cm ；（2）在1.5 s 后，质点位移减小，因此是向平衡位置运动，在2.5 s 后，位移增大，因此是背离平衡位置运动；（3）质点在2 s 时在平衡位置，因此位移为零；质点在前4 s 内完成一个周期性运动，其路程为10 cm ×4＝40 cm ．。