2013-2014高中物理 第1章 机械振动章末检测 鲁科版选修

【创新设计】2013-2014高中物理 第1章 机械振动章末检测 鲁科版选修3-4一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分) 1振动着的单摆，经过平衡位置时()A回复力指向悬点 B合力为0C合力指向悬点 D回复力为0解析单摆经过平衡位置时，位移为0，由Fkx可知回复力为0，故选项A错误、选项D正确；单摆经过平衡位置时，合力提供向心力，所以其合力指向圆心(即悬点)，故选项B错误、选项C正确答案CD2做简谐运动的物体，当相对于平衡位置的位移为负值时()A速度一定为正值 B速度一定为负值C速度不一定为正值 D速度不一定为负值解析振动的质点经过某一位置时，速度的方向可能为正，可能为负，也可能为零因此C、D正确答案CD3在简谐运动中，关于回复力，下列说法中正确的是()A回复力是根据力的作用效果命名的B回复力可以恒定不变的C回复力可以是方向不变而大小变化的力D回复力可以是大小不变而方向改变的力解析回复力是根据力的作用效果命名的，A对；由Fkx知，由于位移大小和方向在变化，因此回复力的大小和方向一定也在变化，一定是变力，B、C、D错答案A4有两个振动，其表达式分别是x13sincm，x26sincm，下列说法正确的是()A它们的振幅相同 B它们的周期相同C它们的相位差恒定 D它们的振动步调一致解析由简谐运动公式可看出，振幅分别为3 cm、6 cm，A错；角速度100 rad/s相同，周期T也相同，B正确；相位差为定值，故相位差恒定，C对、D错答案BC5关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是()A平衡位置就是物体振动范围的中心位置B机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移解析平衡位置是物体可以静止的位置，所以应与受力有关，与是否为振动范围的中心位置无关，所以选项A错误；振动位移是以平衡位置为起点，到质点所在位置的有向线段，振动位移随时间而变化，振子偏离平衡位置最远时，振动位移最大，所以选项C、D错误，只有选项B正确答案B6关于简谐运动的频率，下列说法中正确的是()A频率越高，振动质点运动的速度越大B频率越高，单位时间内速度的方向变化的次数越多C频率是50 Hz时，1 s内振动物体速度方向改变100次D弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置时的速度大小有关解析简谐运动的频率与物体运动的快慢没有关系，描述物体运动的快慢用速度，而速度是变化的，物体振动过程中最大速度越大，并不能说明它的频率越大振动得越快和运动得越快意义是不同的，故选项A错误简谐运动的物体在一个周期内速度的方向改变两次，频率越高，单位时间内所包含的周期个数越多，速度方向变化的次数就越多，故选项B、C正确弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置的速度没有关系，它由振动系统的固有量，质量m和弹簧的劲度系数k决定，故选项D错误答案BC7.如图1所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则()A其他各摆振动的周期跟A摆相同B其他各摆振动的振幅大小相等C其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最小DB、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小 图1解析A摆振动后迫使水平绳振动，水平绳又迫使B、C、D、E四摆振动，它们做受迫振动，由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周期，因此B、C、D、E四摆的周期跟A摆周期相同，驱动力的频率等于A摆的固有频率，A摆的固有频率fA，其余四摆的固有频率与驱动力的频率关系是：fB 1.41fA，fC 0.82fA，fD0.71fA，fEfA；驱动力的频率与固有频率相差越大，振幅越小答案AD8物体A做简谐运动的振动位移xA3sin m，物体B做简谐运动的振动位移xB5sin m比较A、B的运动()A振幅是矢量，A的振幅是6 m，B的振幅是10 mB周期是标量，A、B周期相等为100 sCA振动的频率fA等于B振动的频率fBDA的相位始终超前B的相位解析振幅是标量，A、B的振动范围分别是6 m、10 m，但振幅分别为3 m、5 m，A错；A、B的周期T s6.28102 s.答案CD9弹簧振子的质量是2 kg，当它运动到平衡位置左侧2 cm时，受到的回复力是4 N，当它运动到平衡位置右侧4 cm时，它的加速度是()A2 m/s2，向右 B2 m/s2，向左C4 m/s2，向右 D4 m/s2，向左解析由振动的对称性知右侧4 cm处回复力为8 N，由a知a4 m/s2，方向向左答案D10一个质点做简谐运动的图象如图2所示，下列叙述中正确的是 ()A质点的振动频率为4 HzB在10 s内质点经过的路程为20 cmC在5 s末，质点做简谐运动的相位为 图2 Dt1.5 s和t4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是 cm解析由振动图象可直接得到周期T4 s，频率f0.25 Hz，故选项A是错误的一个周期内做简谐运动的质点经过的路程是4A8 cm,10 s为2.5个周期，故质点经过的路程为20 cm，选项B是正确的由图象知位移与时间的关系为xAsin(t0)0.02sin m.当t5 s时，其相位t05，故C不正确在1.5 s和4.5 s两时刻，质点位移相同，大小是xAsin 135A cm，故D正确答案BD11如图3所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期T2 s，从最低点位置向上运动时开始计时，在一个周期内的振动图象如图4所示，关于这个图象，下列哪些说法正确()At1.25 s时，振子的加速度为正，速度也为正Bt1.7 s时，振子的加速度为负，速度也为负Ct1.0 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值Dt1.5 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值解析t1.25 s时，加速度为负，速度为负；t1.7 s时，加速度为正，速度为负；t1.0 s时，速度为0，加速度为负的最大值；t1.5 s时，速度为负向最大值，加速度为0，故C正确答案C二、非选择题(本题共3小题，共45分)12(12分)(2011福建卷，19)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图5所示，则该摆球的直径为_cm. 图5(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_(填选项前的字母)A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小解析(1)由标尺的“0”刻线在主尺上的位置读出摆球直径的整厘米数为0.9 cm，标尺中第7条线与主尺刻度对齐，所以应为0.07 cm，所以摆球直径为0.9 cm0.07 cm0.97 cm.(2)单摆应从最低点计时，故A错；因一个周期内，单摆有2次通过最低点，故B错；由T2得，g，若用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，则g偏大，C对；因空气阻力的影响，选密度小的摆球，测得的g值误差大，D错答案(1)0.97(2)C13(15分)一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程解析简谐运动振动方程的一般表达式为xAsin(t)根据题给条件有：A0.08 m，2f rad/s.所以x0.08sin(t)m.将t0时x0.04 m代入方程得0.040.08 sin ，解得初相或.因为t0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取.所求的振动方程为x0.08sincm.答案x0.08sincm14(18分)有一单摆，其摆长l1.02 m，摆球的质量m0.10 kg，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t60.8 s，试求：(1)当地的重力加速度是多少？(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？解析(1)当单摆做简谐运动时，其周期公式T2，由此可得g，只要求出T值代入即可因为T s2.027 s.所以g43.142 m/s29.79 m/s2.(2)秒摆的周期是2 s，设其摆长为l0，由于在同一地点重力加速度是不变的，根据单摆的振动规律有：，故有：l0 m0.993 m.其摆长要缩短 lll01.02 m0.993 m0.027 m.答案(1)9.79 m/s2(2)其摆长要缩短0.027 m