高二年级3-4-机械振动单元测(含答案)

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1、1 机械振动章检测 2017.5. 一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第 16 小题只有一个选项符合 题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分) 1装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示。将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定 时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是( ) 2( 宁波市 20132014 学年高二下学期八校联考)一个做简谐运动的弹簧振子，周期为T，振幅为A，设振子 第一次从平衡位置运

2、动到x A/2 处所经最短时间为t 1 ，第一次从最大正位移处运动到x A/2 所经最短时间为t 2 ， 关于t 1 和t 2 ，以下说法正确的是( ) At 1 t 2B t 1 t 2D 无法判断 3.如图所示，光滑轨道的半径为 2m ，C 点为圆心正下方的点，A、B 两点与C 点相距分别为 6cm 与 2cm，a、b 两小球分别从A 、B 两点由静止同时释放，则两小球相碰的位置是( ) AC 点 D C 点右侧 CC 点左侧 D 不能确定 4(青州市 20132014 学年高二下学期检测) 如图甲所示，一弹簧振子在AB 间做简谐运动，O 为平衡位置， 如图乙是振子做简谐运动时的位移时间图

3、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2 5一个单摆的摆球运动到最大位移时，正好遇到空中竖直下落的雨滴，雨滴均匀附着在摆球的表面，下列说 法正确的是( ) A摆球经过平衡位置时速度要增大，周期也增大，振幅也增大 B摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期减小，振幅也减小 C摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期也不变，振幅要增大 D摆球经过平衡位置时速度要增大，周期不变，振幅要增大 6(银川一中 20132014 学年高二下学期期中) 一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( ) A质点振动频率是 4Hz B在 10s 内质点经过的路程是 20cm C第 4s 末

4、质点的速度是零 D在t1s 和t 3s 两时刻，质点位移大小相等，方向相同 7铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过钢轨接缝处时，车轮就会受到 一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢 轨长为 12.6m，列车固有振动周期为 0.315s。下列说法正确的是( ) A列车的危险速率为 40m/s B列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象 C列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D增加钢轨的长度有利于列车高速运行 8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

5、相等，则3 A甲、乙两振子的振幅分别为 2cm、1cm B甲、乙两个振子的相位差总为 C前 2 秒内甲乙两振子的加速度均为正值 D第 2 秒末甲的速度最大，乙的加速度最大 9(宁波效实中学 20132014 学年高二下学期期末) 如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A 与驱动力频率f 的关系，下列说法正确的是( ) A摆长约为 10cm B此单摆的固有周期是 2s C若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 D若减少摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 10将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向 右摆动。用频闪照相机拍到如图所示的单摆

6、运动过程的频闪照片，以下说法正确的是( ) A摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 94 B摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 32 C摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大 D摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选项4 二、填空题(共 3 小题，共 18 分。把答案直接填在横线上) 11(5 分) 如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线。从三个图线可知，这三个 物体振动的共同特点是具有_，三个物体中，最简单的振动是_。图中心脏跳动的图线是某人的心 电图，方格纸每个小方格的宽度是 0.5cm，心电图记

7、录仪拖动方格纸的速度是 1.8cm/s，则此人的心率是_次 /分。 12(6 分) 有两个同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学” ，他们各自在 那里的物理实验室利用先进的 DIS 系统较准确的探究了单摆周期T 和摆长L 的关系。然后他们通过互联网交流实 验数据，并由计算机绘制了T 2 L 图象，如图甲所示，已知天津市比上海市的纬度高，则去“南开”的同学所测 得的实验结果对应的图象是_( 填“A”或“B”) 。另外，去“复旦”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用 的a、b 两个摆球的振动图象，如图乙所示，由 图象可知两 单摆摆长之比 _，在t2s 时b 球 La

8、Lb 振动方向是： _(填“y”或“y”) 。 三、论述计算题(共 4 小题，共 42 分。解答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)5 14(9 分) 在光滑水平面上的O 点系一长为l 的绝缘细线，线的另一端系一质量为m，带电荷量为q 的小球， 当沿细线方向上加上电场强度为E 的匀强电场后，小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度v 0 ，使小 球在水平面上开始运动如图，若v 0 很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为多大？ (1)写出该振子简谐运动的表达式。 (2)在第 2 s 末到第 3 s 末这段时间

9、内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？ (3)该振子在前 100 s 的总位移是多少？路程是多少？ 16(11 分) 有一天体半径为地球半径的 2 倍，平均密度与地球相同，在地球表面走时准确的摆钟移到该天体 的表面，秒针走一圈的实际时间是多少？6 17(12 分) 将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，图甲中O 点为单摆的悬点，现将小球 (可视为质点) 拉到A 点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC 之间来回摆动，其中B 点为运动中最低位置。AOB COB， 小于 10 且是未知量，图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大 小F 随时间变

10、化的曲线，且图中t 0 时刻为摆球从A 点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息(g 取 10m/s 2 )， 求： (1)单摆的周期和摆长； (2)摆球质量及摆动过程中的最大速度。7 一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第 16 小题只有一个选项符合 题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分) 1答案：D 解析：试管在竖直方向上做简谐运动，平衡位置是在重力与浮力相等的位置，开始时，向上提起的距离，就是其 偏离平衡位置的位移，为正向最大位移，因此应选 D 。 2答案：B 解

11、析：振子从平衡位置到最大位移时，速度逐 渐减小，所以有t 1 t 2 ，B 选项正确。 3.答案：A 解析：由于半径远大于运动的弧长，小球都做 简谐运动， 类 似于单摆。因为在同一地点，周期只与半径有关，与 运动的弧长无关，故两球同时 到达C 点，故选项A 正确。 4答案：C 解析：加速度与位移关系a ，而xAsin( t)，所以a Asin(t) ， 则可知加速度 kx m k m 时间图象为 C 项所示。 5答案：D 解析：在最大位移 处，雨滴落到摆球上， 质量增大，同 时摆球获得初速度，故此振幅增大；但摆球质 量不影响周期，周期不变，故选项 D 正确。 6答案：B 解析：由振动图 象可知

12、， 质点振动的周期是 4s ，频率为 0.25Hz，故选项 A 错误。振幅为 2cm，每周 期质点经过的路程为 4A,10s 为 2.5 个周期， 经过的路程为 2.54A10A20cm，选项 B 是正确的，4s 末质点在平衡 位置速度最大，故选项 C 错误。在第t 1s 和t3s 两时刻，质点分别在正最大位移和负最大位移，大小相等、方向相 反，故选项 D 错误。 7答案：ABD 解析：对于受迫振动，当驱动 力的频率与固有频率相等时 将发生共振现象，所以列 车的危险速率 v 40m/s，A 正确。为了防止共振 现象发生，过桥时需要减速，B 正确。由v 知L 增大时，T 不变，v 变大，所 L

13、T L T 以 D 正确。 8答案：AD 解析：两振子的振幅A 甲 2cm，A 乙 1cm ，A 对；两振子的频率不相等，相位差 为一变量，B 错； 前 2 秒内，甲的加速度为负值 ，乙的加速度 为正值，C 错；第 2s 末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度 最大，D 对。 9答案：BD8 解析：由图象可知：固有频率f0.5Hz，所以周期T 2s 。由 单摆的周期公式可得：LT 2 g/4 2 1.0m。 若减小摆长，固有频率增大， “峰”将右移，故选项 B 、D 正确。 10答案：AC 解析：由频闪照片可知摆线碰到障碍物前后的周期之比为 32 ，根据T2 ，得摆线碰到障碍物前后的

14、摆长 l g 之比 94 ，故 A 正确，B 错误；摆球经过最低点时， 线速度不变，半径减小，角速度变大，根据牛顿第二定律有： Fmg ，得Fmgm ， 摆线经过最低点时，半径减小， 摆线张力变大。 mv2 l v2 l 第卷(非选择题 共 60 分) 二、填空题(共 3 小题，共 18 分。把答案直接填在横线上) 11答案：周期性 弹簧振子的振动 67.5 解析：由图可看出，三个物体振 动的共同特点是都具有周期性，弹簧振子的图线是简谐运动的图线，是最简单 的振动；心脏跳动的频率为 1.860/(0.53.2)次/分67.5 次/ 分。 12答案：B；49 ；y 解析：(1)T 2 L 图线的

15、斜率为 ，南开大学所处纬度高，重力加速度大，对应斜率小，故 42 g B 图线为去南开大学的同学所作。由图乙可知 ，又T 2 L，则 。由图象可看出t 2s 时b 的振动方向沿y Ta Tb 2 3 La Lb 4 9 轴正向。 13 三、论述计算题(共 4 小题，共 42 分。解答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) 14答案： 解析：小球的运动类似于单摆运动，其回复力由电场力Eq 的切线方向分力提供，在T 2 中， ml Eq l g g ，小球从开始运动到第一次回到平衡位置所用时间 Eq m t T 2 ml Eq 15答案：(1)x5 sin t(cm) (2)见解析 (3)0 ；5 m 解析：(1)由振动图象可得：A5 cm，T4 s，0 则 29 rad/s，故该振子做简谐运动的表达式为： 2 T 2 x5 sin t(cm) 2 (2)由图可知，在t 2 s 时振子恰好通 过平衡位置，此 时加速度 为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度 的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大。当t3 s 时，加速度的 值达到最大，速度等于零， 动能等于零，弹性势能达到最大 值。 (3)振子经过一个周期位移为零，路程为 54 c