高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)試題及答案詳解新人教版選修3-4（通用）

1、選修選修 3-43-4 第十一章機(jī)械振動(dòng)試題第十一章機(jī)械振動(dòng)試題 本試卷分第 I 卷（選擇題）和第 II 卷（非選擇題）兩部分，共計(jì) 100 分。考 試時(shí)間 90 分鐘。 第 I 卷（選擇題 共 40 分） 一、本題共 10 小題；每小題 4 分，共計(jì) 40 分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有一 個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)得 4 分，選對(duì)但不全得 2 分，有錯(cuò)選得 0 分. 1彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻速度為 v，t2時(shí)刻也為 v，且方向相同。已知 （t2-t1）小于周期 T，則（t2-t1） （ ） A可能大于四分之一周期 B可能小于四分之一周期 C一定小于二分之一周期 D可能等于二分之一周

2、期 2有一擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺，懸點(diǎn)正下方某處有一小釘，當(dāng)擺球經(jīng) 過平衡位置向左擺動(dòng)時(shí)，擺線的上部將被小釘擋住，使擺長(zhǎng)發(fā)生變 化，現(xiàn)使擺球做小幅度擺動(dòng)，擺球從右邊最高點(diǎn)M至左邊最高點(diǎn)N運(yùn) 動(dòng)過程的閃光照片，如右圖所示，(懸點(diǎn)和小釘未被攝入)，P為擺動(dòng)中的最低點(diǎn)。 已知每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等，由此可知，小釘與懸點(diǎn)的距離為 （ ） AL/4 BL/2 C3L/4 D無法確定 3A、B 兩個(gè)完全一樣的彈簧振子，把 A 振子移到 A 的平衡位置右邊 10cm，把 B 振子移到 B 的平衡位置右邊 5cm，然后同時(shí)放手，那么： （ ） N P M AA、B 運(yùn)動(dòng)的方向總是相同的. BA、B 運(yùn)動(dòng)的方向總

3、是相反的. CA、B 運(yùn)動(dòng)的方向有時(shí)相同、有時(shí)相反. D無法判斷 A、B 運(yùn)動(dòng)的方向 的關(guān)系. 4鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行列車經(jīng) 過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等，所以這個(gè)沖 擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6m，列車 固有振動(dòng)周期為0.315s。下列說法正確的是 （ ） A列車的危險(xiǎn)速率為sm/40 B列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象 C列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等 D增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行 5把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周， 給

4、篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩，篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成 20 次全振 動(dòng)用 15 s，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是 88 r/min.已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓， 可以使其轉(zhuǎn)速提高，增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，要使篩子的振幅 增大，下列做法中，正確的是（r/min 讀作“轉(zhuǎn)每分” ） （ ） A.降低輸入電壓 B.提高輸入電壓 C.增加篩子的質(zhì)量D.減小篩子的 質(zhì)量 6一質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，則該質(zhì)點(diǎn) （ ） A在 0.015s 時(shí)，速度和加速度都為x 方向 B在 0.01 至 0.03s 內(nèi)，速度與加速度先反方向后同方向， 且速度是先減小后增大，加速度是先增大后減小。

5、 C在第八個(gè) 0.01s 內(nèi)，速度與位移方向相同，且都在不 斷增大 D在每 1s 內(nèi)，回復(fù)力的瞬時(shí)功率有 100 次為零。 7擺長(zhǎng)為 L 的單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，若從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)， （取作 t=0） ，當(dāng)振動(dòng)至 g L t 2 3 時(shí)，擺球具有負(fù)向最大速度，則單擺的振動(dòng)圖象是圖中的 （ ） 8將一個(gè)電動(dòng)傳感器接到計(jì)算機(jī)上，就可以測(cè)量快速變化的力，用這種方法 測(cè)得的某單擺擺動(dòng)時(shí)懸線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。某同學(xué)由此圖 線提供的信息做出了下列判斷 （ ） 0.2t s 時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)。 1.1t s 時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)。 擺球擺動(dòng)過程中機(jī)械能減少。 擺球擺動(dòng)的周期是 T1.4s。 上

6、述判斷中，正確的是 A. B. C. D. 9甲乙兩人同時(shí)觀察同一單擺的振動(dòng)，甲每經(jīng)過 2.0S 觀察一次擺球的位置， 發(fā)現(xiàn)擺球都在其平衡位置處；乙每經(jīng)過 3.0S 觀察一次擺球的位置，發(fā)現(xiàn)擺球都在 平衡位置右側(cè)的最高處，由此可知該單擺的周期可能是 （ ） A0.5S B1.0S C2.0S D3.0S 10 關(guān)于小孩子蕩秋千，有下列四種說法： 質(zhì)量大一些的孩子蕩秋千，它擺動(dòng)的頻率會(huì)更大些 孩子在秋千達(dá)到最低 點(diǎn)處有失重的感覺 拉繩被磨損了的秋千，繩子最容易在最低點(diǎn)斷開 自己蕩 秋千想蕩高一些，必須在兩側(cè)最高點(diǎn)提高重心，增加勢(shì)能。上述說法中正確的是 （ ） A. B.C.D. 11：如圖所示，

7、一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于 a 位置， 當(dāng)一重球放在彈簧上端靜止時(shí)，彈簧上端被壓縮到 b 位置。現(xiàn)將重球（視為 質(zhì)點(diǎn)）從高于 a 位置的 c 位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最 低位置 d.以下關(guān)于重球運(yùn)動(dòng)過程的正確說法應(yīng)是（ ） A重球下落壓縮彈簧由 a 至 d 的過程中，重球做減速運(yùn)動(dòng)。 B重球下落至 b 處獲得最大速度。 C重球下落至 d 處獲得最大加速度。 D由 a 至 d 過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由 c 下落至 d 處時(shí)重力 勢(shì)能減少量。 12：一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖 8 所示，下列說法正確的是 A質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)頻率是 4Hz B在 10 要

8、內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是 20cm C第 4 末質(zhì)點(diǎn)的速度是零 D在 t=1s 和 t3s 兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同 c a （ c ） d x/cm t/s o 24610128 2 2 第 II 卷（非選擇題 共 58 分） 注意事項(xiàng)： 1第 II 卷共 4 頁(yè)，用鋼筆或圓珠筆直接答在試卷上。 2答卷前將密封線內(nèi)的項(xiàng)目填寫清楚。 選擇題答題表： 題號(hào) 123456789101112 得分 二、填空題：本題共 5 小題，共 20 分。把答案填寫在題后括號(hào)內(nèi)或橫線上。 13如圖所示，質(zhì)量為 m 的物塊放在水平木板上，木板與豎直彈簧相連，彈 簧另一端固定在水平面上，今使 m 隨 M 一起做簡(jiǎn)

9、諧運(yùn)動(dòng)，且始終不分離，則 物塊 m 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是由 提供的，當(dāng)振動(dòng) 速度達(dá)最大時(shí)，m 對(duì) M 的壓力為 。 14如圖所示為水平放置的兩個(gè)彈簧振子 A 和 B 的振動(dòng)圖像，已知兩個(gè)振子質(zhì)量之比為 mA :mB=2:3， 彈簧的勁度系數(shù)之比為 kA:kB=3:2，則它們的周期 之 比 TA：TB ；它們的最大加速度之比為 aA:aB 。 15某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長(zhǎng)為 101.00cm，擺球直徑為 2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng) 50 次所用的時(shí)間為 101.5 s。則： （1）他測(cè)得的重力加速度 g = m/s2.（計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字） (2)

10、 他測(cè)得的 g 值偏小，可能原因是： A測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過緊。 B擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了。 C開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下。 D實(shí)驗(yàn)中誤將 49 次全振動(dòng)計(jì)為 50 次。 （3）為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng) l 并測(cè)出相應(yīng)的周期 T，從而 得出一組對(duì)應(yīng)的 l 和 T 的數(shù)值，再以 l 為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線， 并求得該直線的斜率 K。則重力加速度 g = 。 （用 K 表示） 16.如圖所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和M，A與B之間 的最大靜摩擦力為f，B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子。為使A 和B在

11、振動(dòng)過程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則它們的振幅不能大于 ， 它們的最大加速度不能大于 。 三、計(jì)算題：本大題共 4 小題，共 40 分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和 重要演算步驟。只寫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 出數(shù)值和單位。 17彈簧振子以 O 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 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)通過的路程及位移大小； （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. B a A a 18

12、觀察振動(dòng)原理的應(yīng)用：心電圖儀是用來記錄心臟生物電的變化規(guī)律的裝置，人 的心臟跳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一股股強(qiáng)弱不同的生物電，生物電的變化可以通過周圍組織傳 到身體的表面醫(yī)生用引導(dǎo)電極放置于肢體或軀體的一定部位就可通過心電圖儀記 錄出心電變化的波動(dòng)曲線，這就是心電圖請(qǐng)去醫(yī)院進(jìn)行調(diào)查研究下面是甲、乙 兩人在同一臺(tái)心電圖機(jī)上作出的心電圖分別如圖甲、乙所示，醫(yī)生通過測(cè)量后記下 甲的心率是 60 次分試分析： (1)該心電圖機(jī)圖紙移動(dòng)的速度； (2)乙的心動(dòng)周期和心率 19如圖所示，一塊涂有炭黑玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力F的作用下，由靜止開 始豎直向上運(yùn)動(dòng)。一個(gè)裝有水平振針的振動(dòng)頻率為5Hz的固定電動(dòng)音叉在玻璃板

13、 上畫出了圖示曲線，量得 OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm.求外力F的大 小。（g=10m/s2,不計(jì)阻力） F O A B C 20有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面 處的周期是 T0。當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為 T.求該氣球此時(shí)離海 平面的高度 h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為 R 的球體。 選修 3-4 第十一章機(jī)械振動(dòng)試題參考答案 1. AB 2. C 3. A 4. 共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率，由 l T v 可求出危險(xiǎn)車速為 40 m/ s，故選項(xiàng) A 正確。列車過橋需要減速，是為了防止橋與火車發(fā)生共振現(xiàn)象，

14、故選項(xiàng) B 錯(cuò)誤。 AD 5. AD 6. BD 7. 解：從 t=0 時(shí)經(jīng)過 g L t 2 3 時(shí)間，這段時(shí)間為T 4 3 ，經(jīng)過 T 4 3 擺球具有負(fù)向 最大速度，說明擺球在平衡位置，在給出的四個(gè)圖象中，經(jīng)過T 4 3 具有最大速度的 有 C、D 兩圖，而具有負(fù)向最大速度的只有 D。所以選項(xiàng) D 正確。 8. A 9. AB 10. 解析：秋千近似為單擺，其周期、頻率由擺長(zhǎng) l 和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定，與 質(zhì)量無關(guān)，故知錯(cuò)；具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，而在最低點(diǎn)具有向上的 向心加速度，故錯(cuò)；最低點(diǎn)繩子承受的拉力最大，故在最低點(diǎn)易斷，故對(duì)；在 最高點(diǎn)提高重心，可使體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械

15、能（勢(shì)能） ，可蕩得高一些，可見 亦正確. 答案：B 11.分析與解：重球由 c 至 a 的運(yùn)動(dòng)過程中，只受重力作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)； 由 a 至 b 的運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和彈力作用，但重力大于彈力，做加速度減 小的加速運(yùn)動(dòng)；由 b 至 d 的運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和彈力作用，但重力小于彈 力，做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)。所以重球下落至 b 處獲得最大速度，由 a 至 d 過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由 c 下落至 d 處時(shí)重力勢(shì)能減少量， 即可判定 B、D 正確。 C 選項(xiàng)很難確定是否正確，但利用彈簧振子的特點(diǎn)就可非常容易解決這一難題。 重球接觸彈簧以后，以 b 點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在 b

16、 點(diǎn)下方取一點(diǎn) a, 使 ab=a,b,根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可知，重球在 a、a,的加速度大小相等，方向 相反，如圖 1 所示。而在 d 點(diǎn)的加速度大于在 a,點(diǎn)的加速度，所以重球下落至 d 處 獲得最大加速度，C 選項(xiàng)正確。 12：B 13.重力和 M 對(duì) m 的支持力的合力（4 分） ； mg。 14. 2：3；9：2 C a b d 圖 1 a, 15. （1） 9.76 （2） B （3） 42/K 。 16、 km fmM)( m f 17.（1）設(shè)振幅為 A，由題意 BC2A20 cm，所以 A10 cm. 振子從 B 到 C 所用時(shí)間 t0.5 s，為周期 T 的一半，所以 T=1.0 s；f= T 1 =1.0 Hz. （2）振子在 1 個(gè)周期內(nèi)通過的路程為 4A，故在 t=5 s=5T 內(nèi)通過的路程 s= T t 4A=200 cm. 5 s 內(nèi)振子振動(dòng)了 5 個(gè)周期，5 s 末振子仍處在 B 點(diǎn)，所以它偏離平衡位置的 位移大小為 10 cm. （3）振子加速度 a=- m k x,