物理選修3-4檢測(cè)：第十一章 機(jī)械振動(dòng)

1、物理人教3-4第十一章機(jī)械振動(dòng) 檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(每題5分，共8小題，40分)1如圖所示，在重力場(chǎng)中，將一只輕質(zhì)彈簧的上端懸掛在天花板上，下端連接一個(gè)質(zhì)量為M的木板，木板下面再掛一個(gè)質(zhì)量為m的不帶電物體。當(dāng)剪掉m后發(fā)現(xiàn)：木板的速率再次為零時(shí)，彈簧恰好能恢復(fù)到原長(zhǎng)，則M與m之間的關(guān)系必定為()AMm BMm CMm D不能確定2如圖所示，將一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(后排的兩根彈簧未畫出)，篩子上裝個(gè)電動(dòng)偏心輪，這就做成了一個(gè)共振篩。工作時(shí)偏心輪被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而給篩子施加與偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期相同的周期性驅(qū)動(dòng)力，使它做受迫振動(dòng)?，F(xiàn)有一個(gè)共振篩其固有周期為0.8 s

2、，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是80 r/min，在使用過程中發(fā)現(xiàn)篩子做受迫振動(dòng)的振幅較小。已知增大偏心輪電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，可使其轉(zhuǎn)速提高；增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期。下列做法中可能實(shí)現(xiàn)增大篩子做受迫振動(dòng)的振幅的是()A適當(dāng)增大篩子的質(zhì)量B適當(dāng)增大偏心輪電動(dòng)機(jī)的輸入電壓C適當(dāng)增大篩子的質(zhì)量同時(shí)適當(dāng)增大偏心輪電動(dòng)機(jī)的輸入電壓D適當(dāng)減小篩子的質(zhì)量同時(shí)適當(dāng)減小偏心輪電動(dòng)機(jī)的輸入電壓3某人在醫(yī)院做了一次心電圖，結(jié)果如圖所示，如果心電圖儀卷動(dòng)紙帶的速度為1.5 m/min，圖中方格紙每小格長(zhǎng)1 mm，則此人的心率約為()A80次/min B70次/minC60次/min D50次/min4如圖所示，擺球

3、質(zhì)量相同的四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為L(zhǎng)12 m、L21.5 m、L31 m、L40.5 m，懸于同一根橫線上，用一周期為2 s的驅(qū)動(dòng)力以垂直于線的方向作用在橫線上，使它們做受迫振動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)()A四個(gè)擺的周期相同B擺1的振幅最大C四個(gè)擺的周期不同，但振幅相等D擺3的振幅最大5將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上，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)過程中懸線上拉力大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。由此圖線提供的信息做出的下列判斷正確的是()At0.2 s時(shí)刻擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)Bt1.1 s時(shí)擺球正處于最高點(diǎn)C擺球擺動(dòng)過程中機(jī)械能時(shí)而增大時(shí)而減小D擺球擺動(dòng)的周期約是T0.6 s6勁度系數(shù)為20 N/cm的彈

4、簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖所示，在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻()A振子所受的彈力大小為0.5 N，方向指向x軸的負(fù)方向B振子的速度方向指向x軸的正方向C在04 s內(nèi)振子作了1.75次全振動(dòng)D在04 s內(nèi)振子通過的路程為0.35 cm，位移為07光滑的水平面疊放著質(zhì)量分別為m和的兩木塊，下方木塊與一勁度系數(shù)為k的彈簧相連，彈簧的另一端固定在墻上，如圖所示。已知兩木塊之間的最大靜摩擦力為f，要使這兩個(gè)木塊組成的系統(tǒng)像一個(gè)整體一樣地振動(dòng)，系統(tǒng)的最大振幅為()A. B. C. D.8如圖所示，斜面體M的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上。彈簧的一端固定在墻面上，另一端與放在斜面上的物塊m相連，彈簧的軸線與斜面

5、平行。若物塊在斜面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，斜面體保持靜止，則地面對(duì)斜面體的摩擦力f與時(shí)間t的關(guān)系圖象應(yīng)是下圖中的哪一個(gè)()二、實(shí)驗(yàn)題(每題10分，共2小題，20分)9某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量物體質(zhì)量的裝置，此裝置放在水平桌面上，如圖所示。其中P的上表面光滑，A是質(zhì)量為M的帶夾子的金屬塊，Q是待測(cè)質(zhì)量的物體(可以被A上的夾子固定)。精密的理論和實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)：在該裝置中，彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T，其中m是振子的總質(zhì)量，k是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的未知常數(shù)。(1)為了測(cè)定物體Q的質(zhì)量，還需要利用下列四個(gè)儀器中的_即可；A秒表 B刻度尺 C交流電源 D打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)根據(jù)上述信息和選定的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方

6、案。那么，利用可測(cè)物理量和已知物理量，求得待測(cè)物體Q的質(zhì)量的計(jì)算式為mx_；表達(dá)式中可測(cè)物理量字母代表的物理含義為：_。10在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長(zhǎng)l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g_。如果已知擺球直徑為2.00 cm，讓刻度尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖所示，那么單擺擺長(zhǎng)是_。如果測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_s，單擺的擺動(dòng)周期是_s。三、計(jì)算題(11題10分，12題15分，13題15分，共40分)11如圖所示，OA為一單擺，B是穿在一根較長(zhǎng)細(xì)線上的小球，讓OA偏離豎直方向一很小的角度，在放手讓A球向下擺動(dòng)的同時(shí)，另一小球B從與O點(diǎn)等

7、高處由靜止開始下落，A球第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)兩球恰好相遇，求B球下落時(shí)受到的細(xì)線的阻力大小與B球重力大小之比。(g取10 m/s2，210)12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??；(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。13如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)的圖象，根據(jù)圖象中的信息，回答下列問題：(1)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離有多大？(2)在1.5 s和2.5 s兩個(gè)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(3)質(zhì)點(diǎn)在

8、第2秒末的位移是多少？在前4秒內(nèi)的路程是多少？參考答案1. 答案：B點(diǎn)撥：剪掉m后，將彈簧和木板的系統(tǒng)看成彈簧振子，m的重力mg看成將振子從平衡位置拉下的力，“當(dāng)木板的速率再次為零時(shí)，彈簧恰好能恢復(fù)到原長(zhǎng)”說明沒有去掉m時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量正好是兩個(gè)振幅，平衡位置正好在伸長(zhǎng)量的中點(diǎn)，即有(Mm)g2kA和MgkA，由此可以推出Mm，故選項(xiàng)B正確2. 答案：D點(diǎn)撥：發(fā)生共振的條件是做受迫振動(dòng)物體的固有周期(或頻率)等于驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)。電動(dòng)偏心輪的周期為0.75 s，共振篩固有周期為0.8 s，增大電動(dòng)偏心輪的周期或減小共振篩的周期即可，選項(xiàng)D正確。3. 答案：C點(diǎn)撥：心電圖中相鄰兩峰值之間的時(shí)

9、間間隔為心跳的周期，故T，心率f60次/min，故C正確。 4. 答案：AD點(diǎn)撥：做受迫振動(dòng)時(shí)擺球以驅(qū)動(dòng)力頻率振動(dòng)，故四個(gè)擺周期相同。擺3的固有周期約為2 s，與驅(qū)動(dòng)力周期相同，故振幅最大。5. 答案：AB點(diǎn)撥：本題是單擺與傳感器的綜合問題。單擺懸線的拉力大小隨時(shí)間也做周期性的變化，t0.2 s時(shí)刻拉力最大，擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)；t1.1 s時(shí)拉力最小，擺球正處于最高點(diǎn)。從圖中可以看出，拉力的最大值隨著時(shí)間在減小，最小值隨著時(shí)間在增大，說明小球擺動(dòng)的最高點(diǎn)在降低，在最低點(diǎn)的速度在減小，系統(tǒng)的機(jī)械能在減小。從圖中看出周期約為1.2 s。6. 答案：B點(diǎn)撥：由題圖可知A在t軸上方，位移x0.25 cm

10、，所以彈力Fkx5 N，即彈力大小為5 N，方向指向x軸負(fù)方向，選項(xiàng)A不正確。由圖可知過A點(diǎn)作圖線的切線，該切線與x軸的正方向的夾角小于90°，切線斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，選項(xiàng)B正確。由圖可看出，t0、t4 s時(shí)刻振子的位移都是最大，且都在t軸的上方，在04 s內(nèi)完成兩次全振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于t0時(shí)刻和t4 s時(shí)刻振子都在最大位移處，所以在04 s內(nèi)振子的位移為零，又由于振幅為0.5 cm，在04 s內(nèi)振子完成了2次全振動(dòng)，所以在這段時(shí)間內(nèi)振子通過的路程為2×4×0.50 cm4 cm，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。綜上所述，該題的正確選項(xiàng)為B。7. 答案

11、：C點(diǎn)撥：對(duì)的木塊來講，隨質(zhì)量為m的木塊一起做類似彈簧振子的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其最大加速度為a，即整體運(yùn)動(dòng)的最大加速度為a，則彈簧的最大拉力為kA()a，解得A，C正確。8答案：C點(diǎn)撥：隔離出斜面體進(jìn)行受力分析，因彈簧的軸線與斜面平行，所以物塊振動(dòng)中對(duì)斜面的壓力N2不變，則地面對(duì)斜面的摩擦力也不變，故選C。9. 答案：(1)A(2)MT1為不放Q時(shí)測(cè)得的振動(dòng)周期；T2為放Q后測(cè)得的振動(dòng)周期點(diǎn)撥：A、Q整體作為彈簧振子一起運(yùn)動(dòng)，由于已知A的質(zhì)量為M，周期為T。所以要求mx，還需測(cè)量周期T，所用測(cè)量?jī)x器為A.秒表，由于k具體數(shù)值未知，要測(cè)量mx需要測(cè)量?jī)纱沃芷?，一是不放物體Q時(shí)周期T1，二是放上Q物體后的

12、周期T2，由題意有：T1，T2，聯(lián)立可求得mx。10. 答案：87.40 cm75.21.88點(diǎn)撥：由實(shí)驗(yàn)原理和單擺的周期公式T知g擺球的直線d2.00 cm。故擺長(zhǎng)l88.40 cm1.00 cm87.40 cm秒表的讀數(shù)t75.2 s。故單擺的振動(dòng)周期T1.88 s。 11. 答案：點(diǎn)撥：由題意知，A、B相遇需要經(jīng)時(shí)間t，B球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)l，解得a8 m/s2，對(duì)B球運(yùn)用牛頓第二定律Gfma得f2m，故。12. 答案：(1)1.0 s1.0 Hz(2)200 cm10 cm(3)52點(diǎn)撥：(1)設(shè)振幅為A，由題意BC2A10 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T1.0 s；f1/T1.0 Hz。(2)振子在1個(gè)周期內(nèi)通過的路程為4A。故在t5 s5T內(nèi)通過的路程s×4A200 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，ax，所以aBapxBxp10452。13. 答案：(1)10 cm(2)1.5 s時(shí)向平衡位置運(yùn)動(dòng)2.5 s時(shí)背離