（浙江專版）2019年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 章末過(guò)關(guān)檢測(cè)（一）（含解析）新人教版選修3-4

章末過(guò)關(guān)檢測(cè)（一）一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分)1單擺通過(guò)平衡位置時(shí)，小球受到的回復(fù)力()A指向地面 B指向懸點(diǎn)C數(shù)值為零 D垂直于擺線解析：選C做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的小球，只有在離開(kāi)平衡位置時(shí)才受到回復(fù)力，“平衡位置”的意義就是回復(fù)力為零的位置，C正確。2下列現(xiàn)象中，屬于共振現(xiàn)象的是()A雜技演員蕩秋千越蕩越高B下雨前雷聲隆隆不絕C在山谷里說(shuō)話有回聲D湖面上的樹(shù)葉隨水波蕩漾解析：選A雜技演員用周期性外力驅(qū)動(dòng)，使秋千越蕩越高，且驅(qū)動(dòng)力頻率恰好等于秋千的固定頻率，屬于共振現(xiàn)象；B、C都屬于聲音的反射，D是受迫振動(dòng)。3如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)在04 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，則()A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是4 mB質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率為4 HzC質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程為8 mD質(zhì)點(diǎn)在t1 s到t3 s的時(shí)間內(nèi)，速度先沿x軸正方向后沿x軸負(fù)方向，且速度先增大后減小解析：選C由題圖可知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A2 m，周期T4 s，則頻率f0.25 Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程s4A8 m，選項(xiàng)C正確；質(zhì)點(diǎn)從t1 s到t3 s的時(shí)間內(nèi)，速度一直沿x軸負(fù)方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的，則單擺振動(dòng)的()A頻率、振幅都不變B頻率、振幅都改變C頻率不變，振幅改變D頻率改變，振幅不變解析：選C單擺振動(dòng)的頻率只與擺長(zhǎng)和所在地的重力加速度有關(guān)，與質(zhì)量、振幅大小無(wú)關(guān)，題中單擺振動(dòng)的頻率不變；單擺振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，振子在平衡位置的動(dòng)能等于其在最大位移處的勢(shì)能，因此，題中單擺的振幅改變，選項(xiàng)C正確。5脫水機(jī)把衣服脫水完畢后切斷電源，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái)，在這一過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)脫水機(jī)在某一時(shí)刻振動(dòng)得很劇烈，然后又慢慢振動(dòng)直至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，其中振動(dòng)很劇烈的原因是()A脫水機(jī)沒(méi)有放平穩(wěn)B電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻轉(zhuǎn)快了C電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟脫水機(jī)的固有頻率相近或相等D是脫水機(jī)出現(xiàn)了故障解析：選C由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使脫水機(jī)做受迫振動(dòng)。而切斷電源后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是逐漸變慢的，當(dāng)它的頻率接近或等于脫水機(jī)的固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象，C正確。6兩個(gè)彈簧振子，甲的固有頻率是100 Hz，乙的固有頻率是400 Hz，若它們均在頻率是300 Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則振動(dòng)穩(wěn)定后()A甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是100 HzB乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是300 HzC甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是300 HzD乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是400 Hz解析：選B振動(dòng)穩(wěn)定后，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，選項(xiàng)A、D錯(cuò)；由于乙的固有頻率更接近驅(qū)動(dòng)力頻率，所以乙的振幅較大，選項(xiàng)B對(duì)，C錯(cuò)。7某同學(xué)在研究單擺的受迫振動(dòng)時(shí)，得到如圖所示的共振曲線。橫軸表示驅(qū)動(dòng)力的頻率，縱軸表示穩(wěn)定時(shí)單擺振動(dòng)的振幅。已知重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是()A由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的擺長(zhǎng)B由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的質(zhì)量C由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的最大動(dòng)能D如果增大該單擺的擺長(zhǎng)，則曲線的峰將向右移動(dòng)解析：選A從單擺的共振曲線可以得出單擺的固有頻率，單擺的固有頻率等于振幅最大時(shí)的驅(qū)動(dòng)力的頻率，根據(jù)單擺的頻率可以計(jì)算出單擺的周期，根據(jù)單擺的周期公式可以算出單擺的擺長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；從單擺的周期無(wú)法計(jì)算出單擺的擺球質(zhì)量和擺球的最大動(dòng)能，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；如果增大單擺的擺長(zhǎng)，單擺的周期增大，頻率減小，曲線的峰將向左移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系式為：x3sin(t) cm，則下列說(shuō)法不正確的是()A質(zhì)點(diǎn)的振幅為3 cmB質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為3 sC質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為 sDt0.75 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置解析：選C由x3sin(t) cm可知，A3 cm，T3 s，A、B正確，C錯(cuò)誤；將t0.75 s代入關(guān)系式中可得：x0，故t0.75 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置，D正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分)9一物體做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率小于該物體的固有頻率。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率逐漸增大到一定數(shù)值的過(guò)程中，該物體的振幅可能()A逐漸增大B逐漸減小C先逐漸增大，后逐漸減小D先逐漸減小，后逐漸增大解析：選AC當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí)，做受迫振動(dòng)的物體發(fā)生共振現(xiàn)象，振幅最大。由于沒(méi)有說(shuō)明驅(qū)動(dòng)力的頻率最后的情況，因此A、C選項(xiàng)都有可能。10如圖甲所示，小球在內(nèi)壁光滑的固定半圓形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示，以下說(shuō)法正確的是()At1時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最小Bt2時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最小Ct3時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最大Dt4時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最大解析：選AD小球在t1和t3時(shí)刻，位移最大，小球速度為零，軌道對(duì)小球支持力最小；在t2和t4時(shí)刻，位移為零，小球速度最大，軌道對(duì)小球的支持力最大。A、D正確。11如圖所示，在一條張緊的繩上掛7個(gè)擺，先讓A擺振動(dòng)起來(lái)，則其余各擺也隨之振動(dòng)，已知A、B、F三擺的擺長(zhǎng)相同，則下列判斷正確的是()A7個(gè)擺的固有頻率都相同B振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同CB、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同，它們的振幅最大D除A擺外，D、E擺離A擺最近，它們的振幅最大解析：選BC7個(gè)擺的擺長(zhǎng)不完全相同，固有頻率不相同，選項(xiàng)A錯(cuò)；A擺振動(dòng)起來(lái)后，帶動(dòng)其余6個(gè)擺做受迫振動(dòng)，振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同，選項(xiàng)B對(duì)；B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同，發(fā)生共振，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)。12一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡(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)都不對(duì)解析：選BC由彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，當(dāng)彈簧彈力大小相等、方向相反時(shí)，這兩時(shí)刻振子的位移大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，B、C正確；由于物體的運(yùn)動(dòng)方向在兩時(shí)刻可能為同向，也可能為反向，故A錯(cuò)誤。13.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，下列說(shuō)法中正確的是()A在t4 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度最大，加速度為0B在t1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度達(dá)到最大值C在0到1 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度和加速度方向相同D在t2 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移沿x軸負(fù)方向，加速度也沿x軸負(fù)方向解析：選BCt4 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于正的最大位移處，加速度值最大，A錯(cuò)誤；在t1 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置，速度達(dá)到最大，B正確；在0到1 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度和加速度方向均為x軸負(fù)方向，C正確；在t2 s時(shí)加速度指向平衡位置，位移沿x軸負(fù)方向，D錯(cuò)誤。14如圖所示是甲、乙兩個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，則下列說(shuō)法中正確的是()A甲、乙兩擺的振幅之比為21Bt2 s時(shí)，甲擺的重力勢(shì)能最小，乙擺的動(dòng)能為零C甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為41D甲、乙兩擺擺球在最低點(diǎn)時(shí)向心加速度大小一定相等解析：選AB由題圖知甲、乙兩擺的振幅分別為2 cm、1 cm，故選項(xiàng)A正確；t2 s時(shí)，甲擺在平衡位置處，乙擺在振動(dòng)的最大位移處，故選項(xiàng)B正確；由單擺的周期公式T2 ，得到甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為14，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因擺球擺動(dòng)的最大偏角未知，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、非選擇題(本題共4小題，共44分)15(8分)根據(jù)單擺周期公式T2 ，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_(kāi) mm。(2)(多選)以下是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些做法，其中正確的有_。a擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長(zhǎng)一些b擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的c為了使擺的周期大一些，以方便測(cè)量，開(kāi)始時(shí)拉開(kāi)擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度d拉開(kāi)擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開(kāi)始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔t即為單擺周期Te拉開(kāi)擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則單擺周期T解析：(1)按照游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原則得小鋼球直徑為18 mm6×0.1 mm18.6 mm。(2)單擺的構(gòu)成條件：細(xì)線質(zhì)量要小，彈性要?。磺蛞x體積小、密度大的；偏角不超過(guò)5°，a、b正確，c錯(cuò)誤；為了減小測(cè)量誤差，要從擺球擺過(guò)平衡位置時(shí)計(jì)時(shí)，且需測(cè)量多次全振動(dòng)所用時(shí)間，然后取平均值計(jì)算出一次全振動(dòng)所用的時(shí)間，d錯(cuò)誤，e正確。答案：(1)18.6(2)abe16(10分)如圖所示是一個(gè)單擺的共振曲線。(1)若單擺所處環(huán)境的重力加速度g取9.8 m/s2，試求此擺的擺長(zhǎng)；(2)若將此單擺移到高山上，共振曲線的“峰”將怎樣移動(dòng)？解析：(1)由題圖知，單擺的固有頻率f0.3 Hz。由單擺的周期公式T2得f 解得l m2.8 m(2)由f 知，將單擺移動(dòng)到高山上，重力加速度g減小，其固有頻率f減小，故共振曲線的“峰”將向左移動(dòng)。答案：(1)2.8 m(2)向左移動(dòng)17(12分)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，B、C相距20 cm。某時(shí)刻振子處于B點(diǎn)，經(jīng)過(guò)0.5 s，振子首次到達(dá)C點(diǎn)，求：(1)振動(dòng)的周期和頻率；(2)振子在5 s內(nèi)通過(guò)的路程及5 s末的位移大小；(3)振子在B點(diǎn)的加速度大小跟它距O點(diǎn)4 cm處P點(diǎn)的加速度大小的比值。解析：(1)由題意可知，振子由BC經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，即0.5 s，故T1.0 s，f1 Hz。(2)振子經(jīng)過(guò)1個(gè)周期通過(guò)的路程s10.4 m。振子5 s內(nèi)振動(dòng)了五個(gè)周期，回到B點(diǎn)，通過(guò)的路程：s5s12 m，位移大小x10 cm0.1 m。(3)由Fkx可知：在B點(diǎn)時(shí)FBk×0.1，在P點(diǎn)時(shí)FPk×0.04，故52。答案：(1)1.0 s1 Hz(2)2 m0.1 m(3)5218(14分)如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象，求：(1)該振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式；(2)在第2 s末到第3 s末這段時(shí)間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢(shì)能各是怎樣變化的？(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？解析：(1)由題圖可得：A5 cm，T4 s，0則 rad/s故該振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為：x5sin t cm。(2)由題圖可知，在t2 s時(shí)振子恰好通過(guò)平衡位置，此時(shí)加速度為零，隨著時(shí)間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動(dòng)能不斷減小，彈性勢(shì)能逐漸增大。當(dāng)t3 s時(shí)，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動(dòng)能等于零，彈性勢(shì)能達(dá)到最大值。(3)振子經(jīng)過(guò)一個(gè)周期位移為零，路程為5×4 cm20 cm，前100 s剛好經(jīng)過(guò)了25個(gè)周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s20×25 cm500 cm5 m。答案：(1)x5sin t cm(2)見(jiàn)解析(3)05 m- 8 -