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1、【成才之路】2023-2023 学年高中物理 第 11 章 机械振动限时检测检测试题 人教版选修 3-4本卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两局部。总分值 100 分，时间 90 分钟。第一卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每题 4 分，共 40 分，在每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，如下图。将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开头计时，在肯定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。假设取竖直向上为正方向，则
2、以下描述试管振动的图象中可能正确的选项是( )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，开头时， 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(宁波市 20232023 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动到xA/2 处所经最短时间为t ，第一次从最大1正位移处运动到xA/2 所经最短时间为t ，关于t 和 t ，以下说法正确的选项是()9At t212Bt tD无法推断12答案：B解析：振子从平衡位置到最大位移时，速度渐渐减小，所以有t t ，B 选项正确。123.如下图
3、，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CC 点左侧答案：ADC 点右侧D不能确定解析：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。由于在同一地点， 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，应选项A 正确。4(青州市 20232023 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象，则关于振子的加速度随时间的变化规律，以下四个图象中正确的选项是( )答
4、案：Ckxkm解析：加速度与位移关系 a m ，而 xAsin( t )，所以 a Asin( t )，则可知加速度时间图象为C 项所示。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外表，以下说法正确的选项是()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，应选项D
5、正确。6(银川一中 20232023 学年高二下学期期中)一质点做简谐运动的图象如下图，以下说法正确的选项是()A. 质点振动频率是 4HzB. 在 10s 内质点经过的路程是 20cmC. 第 4s 末质点的速度是零D. 在t1s 和t3s 两时刻，质点位移大小相等，方向一样答案：B解析：由振动图象可知，质点振动的周期是 4s，频率为 0.25Hz，应选项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，应选项C 错误。在第 t1s 和 t3s 两时刻，质点分别在正最大位移和
6、负最大位移，大小相等、方向相反，应选项D 错误。7. 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必需留有肯定的间隙，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。一般钢轨长为 12.6m，列车固有振动周期为 0.315s。以下说法正确的选项是()A列车的危急速率为 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L危急速率 vT40m/s，
7、A 正确。为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，B 正确。由 vLT知 L 增大时，T 不变，v 变大，所以D 正确。8. 如下图，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，甲、乙两个振子质量相等，则()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
8、，D 对。9(宁波效实中学 20232023 学年高二下学期期末)如下图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，以下说法正确的选项是()A摆长约为 10cm B此单摆的固有周期是 2sC假设增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D假设削减摆长，共振曲线的“峰”将向右移动答案：BD解析：由图象可知：固有频率f0.5Hz，所以周期T2s。由单摆的周期公式可得：LT2g/4 21.0m。假设减小摆长，固有频率增大，“峰”将右移，应选项B、D 正确。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，摆线遇到障碍物，摆球连续向右摇摆。用频闪照相机拍到如下图
9、的单摆运动过程的频闪照片，以下 说法正确的选项是()A摆线遇到障碍物前后的摆长之比为 B摆线遇到障碍物前后的摆长之比为 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，摆线张力不变答案：ACl解析：由频闪照片可知摆线遇到障碍物前后的周期之比为，依据T2g，得摆线遇到障碍物前后的摆长之比，故 A 正确，B 错误；摆球经过最低点时，线速度不变，mv2v2半径减小，角速度变大，依据牛顿其次定律有：Fmgl ，得Fmgml ，摆线经过最低点时，半径减小，摆线张力变大。第二卷(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
10、线上)11(5 分)如下图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，最简洁的振动是 。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，心电图记录仪拖动方格纸的速度是 1.8cm/s，则此人的心率是次/分。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，是最简洁的振动；心脏跳动的频率为 1.860/(0.53.2)次/分67.5 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
11、”，他们各拘束那里的物理试验室利用先进的 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沟通试验数据，并由计算机绘制了T2L 图象，如图甲所示，天津市比上海市的纬度高，则去“南开”的同学所测得的试验结果对应的图象是(填“A”或“B”)。另外，去“复旦”做争论的同学还利用计算机绘制了他试验L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 a，Lb在 t2s 时 b 球振动方向是：(填“y”或“y”)。答案：B；y42解析：(1)T2L 图线的斜率为 g，南开大学所处纬度高，重力加速度大，对应斜率小，T 2L 4故 B 图线为去南开大学的同学所
12、作。由图乙可知 a ，又T2L，则 a 。由图象可看出t2s 时 b 的振动方向沿y 轴正向。T 3L 9bb13(7 分)(宁波市 20232023 学年高二下学期八校联考)某同学在做利用单摆测重力加速度的试验中，先测得摆线长为 97.50cm，摆球直径为 2.00cm，然后用秒表记录了单摆振50 次所用的时间，如下图，则：(1) 该摆摆长为cm，秒表所示读数为s。(2)假设测得g 值偏小，可能的缘由是()A. 测摆线长时摆线拉得过紧B. 摆线上端悬点按如图(上)所示方法固定，同学测摆长时从悬点处测C开头计时时，秒表过早按下D试验中误将 50 次全振动次数记为 49 次(3)某同学在“用单摆
13、测定重力加速度”的试验中，测量5 种不同摆长状况下单摆的振动周期，记录数据如下：l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84试以 l 为横坐标，T2 为纵坐标，作出 T2l 图线，并利用此图线求出重力加速度 g m/s2(结果保存三位有效数字)。答案：(1)98.50 99.5(99.4 或 99.6 也得分) (2)BCD (3)9.86m/s2(9.709.95 均可得分)三、论述计算题(共 4 小题，共42 分。解同意写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答
14、案中必需明确写出数值和单位)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 ，使小球在水平面上开头运动如图，假设 v 很小，则小球00第一次回到平衡位置所需时间为多大？ml Eq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 的切线方向分力供给，在 T lEq2g中，g m ，小球从开头运动到第一次回到平衡位置所用时间ml EqTt 215(10 分)如下图为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：(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？x t(cm) (2)见解析 (3)0；5 m答案：(1) 5 sin 2解析：(1)由振动图象可得：A5 cm，T4 s， 0 则 2 T
