2020高中物理 第一章機(jī)械振動(dòng)單元測(cè)試2 魯科版選修3-4（通用）

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1、第1章《機(jī)械振動(dòng)》單元測(cè)試 （90分鐘 100分） 一．選擇題（本題共10小題，每題4分，滿分40分。每題所給的選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)是正確的，有的有幾個(gè)是正確的。將正確選項(xiàng)的序號(hào)選出填入題后的括號(hào)中。全部選對(duì)的得4分，部分選對(duì)的得2分，有錯(cuò)選或不選的得0分） 1.彈簧振子在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，逐漸增大的物理量是（ ） f2 f1 圖1 f/HZ A/cm f3 A、振子所受的回復(fù)力 B、振子的位移 C、振子的速度 D、振子的加速度 2．圖1表示一個(gè)彈簧振子作受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系

2、，由此可知（ ） A．振子振動(dòng)頻率為f2時(shí)，它處于共振狀態(tài) B．驅(qū)動(dòng)力的頻率為f3時(shí)，振子振動(dòng)的頻率為f2 C．假如撤去驅(qū)動(dòng)力讓振子作自由振動(dòng)，它的頻率是f3 D．振子作自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以是f1、f2、f3 3．當(dāng)擺角很小時(shí)（<100），單擺的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，此時(shí)單擺振動(dòng)的回復(fù)力是（ ） A．?dāng)[球重力與擺線拉力的合力 B．?dāng)[線拉力沿圓弧切線方向的分力 圖2 B C O C．?dāng)[球重力、擺線拉力及擺球所受向心力的合力 D．?dāng)[球重力沿圓弧切線方向的分力 4．如圖2所示，是一個(gè)單擺（θ<10o），其周期為T(mén)，則下列正確的說(shuō)法是（ ）

3、 A．把擺球的質(zhì)量增加一倍，其周期變小 B．把擺角變小時(shí)，則周期也變小 C．此擺由O→B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T(mén)/4 D．?dāng)[球B→O時(shí)，動(dòng)能向勢(shì)能轉(zhuǎn)化 5．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，先后以相同的速度依次通過(guò)A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)1s，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)1s又第2次通過(guò)B點(diǎn)，在這兩秒鐘內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的總路程為12cm，則質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和振幅分別為（ ） A．3s，6cm B．4s，6cm C．4s，9cm D．2s，8cm 6．一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧對(duì)振子的彈力大小相等，但方向相反，那么這兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的（ ） A．速度一

4、定大小相等，方向相反 B．加速度一定大小相等，方向相反 C．位移一定大小相等，方向相反 D．以上三項(xiàng)都不一定大小相等，方向相反 7．水平方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,其質(zhì)量為m,最大速率為v,則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．振動(dòng)系統(tǒng)的最大彈性勢(shì)能為mv2 B．當(dāng)振子的速率減為時(shí)，此振動(dòng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能為 C．從某時(shí)刻起，在半個(gè)周期內(nèi)，彈力做的功可能不為零 D．從某時(shí)刻起，在半個(gè)周期內(nèi)，彈力做的功一定為mv2 圖3 x/cm t/s t2 t1 t3 8．如圖3表示質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，則以下說(shuō)法中正確的是（ ）

5、 A．t1、t2時(shí)刻的速度相同 B.從t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，速度和加速度方向是相同的 C.從t2到t3這段時(shí)間內(nèi)，速度變大，加速度變小 D.t1、t3時(shí)刻的速度大小是相同的。 9．如圖4所示，兩個(gè)單擺和的擺長(zhǎng)＞，將它們都拉離豎直方向一個(gè)很小的角度然后釋放，那么這兩個(gè)擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度的大小和經(jīng)歷時(shí)間應(yīng)滿足 圖4 A．＞，＞ B．＞，＜ C．＜，＜ D．＜，＞ 圖5 10．如圖5所示，在質(zhì)量為M的木箱頂部用一輕彈簧懸掛質(zhì)量均為m（）的A、B兩物體，箱子放在水平地面上，平衡后剪斷A、B間細(xì)線，此后A將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，木箱對(duì)地面的壓力為（ ）

6、A． B． C． D． 二．填空題（本題共3小題，每題4分，滿分12分；將正確、完整的答案填入相應(yīng)的橫線中。） 圖6 11．一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t＝0時(shí)，位移是4 cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則用正弦函數(shù)表示的振動(dòng)方程為 ． 12．一水平彈簧振子的小球的質(zhì)量kg，彈簧的勁度系數(shù)為50N/m ，振子的振動(dòng)圖象如圖6所示，在s時(shí)，小球的加速度大小為_(kāi)______________，方向________；在s 時(shí)小球的加速度大小為_(kāi)___________，速度的方向?yàn)開(kāi)___________。 13

7、．某同學(xué)在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，并以L為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，做出了圖線，如圖7所示，由此圖線可知重力加速度為 。 圖7 三．科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn) （本題共2小題，滿分10分） 14.（1）用如圖8甲所示實(shí)驗(yàn)裝置演示單擺的振動(dòng)圖象，細(xì)沙從擺動(dòng)的漏斗的底部均勻下落，紙板沿著跟擺動(dòng)方向垂直的方向勻速移動(dòng)，落在紙板上的沙排成粗細(xì)變化的一條曲線如圖8乙，觀察這條細(xì)沙曲線，找出其形態(tài)特征，并由此說(shuō)明這個(gè)沙擺的擺動(dòng)規(guī)律。（要求列出兩條，為敘述方便，可在圖上標(biāo)注字母） 圖8 丙 丁 ①細(xì)沙曲線

8、______________________，說(shuō)明沙擺______________________； ②細(xì)沙曲線______________________，說(shuō)明沙擺______________________。 （2）但有兩位位同學(xué)分別使用同一套儀器觀察單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象，已知兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)都未重新調(diào)整擺長(zhǎng)，落在木板上的細(xì)砂形成的曲線如圖8丙、丁所示．兩曲線不同的原因是 ①__________________________，②____________________________． 15．在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中 ⑴ 除用鐵夾、鐵架臺(tái)、帶中心孔的金屬小球和細(xì)線這些

9、器材外，還需要用到的測(cè)量?jī)x器有：___________________________。 ⑵ 本實(shí)驗(yàn)中，如下哪些措施是必要的_______________ A．測(cè)周期時(shí)，單擺的擺角應(yīng)大于10o B．測(cè)周期時(shí)，應(yīng)取擺球通過(guò)最低點(diǎn)處來(lái)測(cè)量擺球全振動(dòng)30—50次的時(shí)間 C．裝置單擺時(shí)，擺線應(yīng)盡可能長(zhǎng)些，擺球應(yīng)盡可能小些而質(zhì)量大些，且用夾板夾緊擺線 D．測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)將單擺懸掛起來(lái)，用刻度尺和游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球球心到懸點(diǎn)的距離 E．測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，為了測(cè)量方便，應(yīng)將單擺放在桌面上，拉直后用米尺測(cè)出擺球球心到擺線某點(diǎn)O的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)，然后將單擺從O點(diǎn)吊起。 ⑶ 如果在實(shí)驗(yàn)中誤將擺線長(zhǎng)度當(dāng)成了擺長(zhǎng)，那

10、么所測(cè)重力加速度將________(“偏大”、“偏小”)。如果在實(shí)驗(yàn)中，誤將振動(dòng)31次的時(shí)間計(jì)成了32次的時(shí)間，那么所測(cè)重力加速度將________(“偏大”、“偏小”)。 四、題：本題包括4個(gè)小題，共38分。要求寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，方程式或重要的演算步驟，只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位。 16．（8分）如圖9所示是一個(gè)單擺的振動(dòng)圖象，根據(jù)圖象所給的數(shù)據(jù)，試求： 圖9 x/cm t/s O 1 2 3 4 8 -8 A· C· B· （1）振幅； （2）周期； （3）單擺的

11、擺長(zhǎng)； （4）A、B、C三點(diǎn)所表示的對(duì)應(yīng)位置中，在哪個(gè)位置上擺球的速度最大，在哪個(gè)位置上回復(fù)力產(chǎn)生的加速度最大？它們的方向如何？（g=9.8m/s2） 圖10 17．（10分）如圖10所示，在O點(diǎn)懸有一細(xì)繩，繩上串著一個(gè)小球B，并能順著繩子滑下，在O點(diǎn)正下方有一半徑為R的光滑圓弧軌道，圓心位置恰好在O點(diǎn)，在弧形軌道上接近處有另一個(gè)小球A，令A(yù)、B兩球同時(shí)開(kāi)始無(wú)初速釋放，假如A球第一次到達(dá)平衡位置時(shí)正好能夠和B球碰上，則B球與繩之間的摩擦力與B球重力大小之比是多少？（計(jì)算時(shí)取，） 圖11 18. （10分）如圖11所示，質(zhì)量為的密度計(jì)，上部粗

12、細(xì)均勻，橫截面積為，漂浮在密度為的液體中．現(xiàn)將密度計(jì)輕輕按下一段后放手，密度計(jì)上、下起伏．若不計(jì)液體的阻力，試證明密度計(jì)做的是簡(jiǎn)諧振動(dòng)． 19.（10分）將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力，圖14甲表示小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的A、之間來(lái)回滑動(dòng)，點(diǎn)與O點(diǎn)連線與豎直方向之間夾角相等且都為，很小。圖14乙表示滑塊對(duì)器壁的壓力F隨時(shí)間變化的曲線，且圖中為滑塊從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，試根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖中）所給的信息。 求：（1）容器的半徑； （2）小滑塊的質(zhì)量； （3）滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量。 圖（1

13、4） 參考答案 1. C 2. A 3. D 4. C 5. B 6. BC 7. A 8.CD 9.A 10. A 11. 12． 解析：對(duì)于水平的彈簧振子提供回復(fù)力的是彈簧的彈力，所以加速度。由圖象可知，2s ，故2.75 s時(shí)與0.75 s的振動(dòng)情況相同。當(dāng)s時(shí)，m,所以加速度，方向沿由正方向。由圖象可知，2.75 s時(shí)與0.75 s時(shí)的位移都是零，故該時(shí)刻加速度為零，其速度方向沿由負(fù)方向。 13．答案： 解析 由單擺周期公式可得，所以圖線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，直線斜率是。 因此，，由圖象求得直線斜率為k=4

14、.00，即。 14．答案：（1）①兩側(cè)粗（沙多）中間細(xì)（沙少） 經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度大。 ②沿軸OO′方向呈周期性（重復(fù)性）分布 擺動(dòng)周期不變 （2）①丙拉動(dòng)木板的速度比丁拉動(dòng)木板的速度小，②兩人開(kāi)始拉動(dòng)木板的時(shí)間不同． 提示：（1）根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在平衡位置速度大，沙量少，最高點(diǎn)速度為零，沙量多。由乙圖可知，曲線呈周期性變化。 （2）從丙、丁圖可看出，剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)丙在平衡位置，丁在最大位移處，即兩人開(kāi)始拉動(dòng)木板的時(shí)間不同． 15．（1）刻度尺、游標(biāo)卡尺、秒表（2）ABCD（3）偏小 偏大 16．解析：（1）振幅A=8cm（1分） （2）周期T=2s（1

15、分） （3）由可得，擺長(zhǎng)（4分） （4）A、B、C三點(diǎn)中：A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置速度最大，方向?yàn)檎较颍籆點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置加速度最大，方向?yàn)樨?fù)方向。（2分） 17．解析 圓弧軌道運(yùn)動(dòng)的小球A接近運(yùn)動(dòng)，故可看做單擺模型。 　　　　　　　　　　　　 A球作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由周期公式得A到的時(shí)間（3分） B球作勻變速運(yùn)動(dòng)從O到的時(shí)間為，由題意得，即，（2分） 解得，（1分） 對(duì)于小球B，由牛頓第二定律得：（2分） 得：。（2分） 18.解析：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的重要特征是回復(fù)力大小與位移大小成正比，與位移方向相反． 取向下為正方向，液面為平衡位置．密度計(jì)靜止時(shí)，受重力和浮力，且有；即 ，其中是密度計(jì)靜止

16、時(shí)浸沒(méi)在液體中的體積．（2分） 當(dāng)密度計(jì)向下位移為時(shí)，所受浮力為：，回復(fù)力為：；（3分） 當(dāng)密度計(jì)向上位移為時(shí)，所受浮力為：，回復(fù)力為：；（3分） 令，則恒有：，密度計(jì)所受回復(fù)力與位移成正比，方向相反，故密度計(jì)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)．（2分） 19．解析：（1）由圖乙得小滑塊做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期： （1分） 由, 得 （2分） （2）在最高點(diǎn)Ａ，有 （1分） 在最低點(diǎn)Ｂ，有 （1分） 從Ａ到Ｂ，滑塊機(jī)械能守恒，有 解得： （2分） （3）滑塊機(jī)械能守恒： （3分）