第章 機(jī)械振動(dòng) 單元綜合試題及答案

PAGEPAGE7第11章機(jī)械振動(dòng)單元測(cè)試一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)．全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值B．質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大C．質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)平衡位置時(shí)，加速度不一定相同，速度也不一定相同D．質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同2．如圖1所示是一做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的振動(dòng)圖象，由圖象可知物體速度最大的時(shí)刻是()A．t1B．t2C．t3D圖1圖23．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖2所示，質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同的時(shí)間段是()A．0～0.3sB．0.3～0.6sC．0.6～0.9sD．0.9～1.2s4．一個(gè)彈簧振子放在光滑的水平桌面上，第一次把它從平衡位置拉開(kāi)距離為d，釋放后做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)頻率為f；第二次把它從平衡位置拉開(kāi)距離為3d，釋放后仍做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)頻率為f2.則f1∶f2等于()A．1∶3B．3∶1C．1∶1D.eq\r(3)∶15．自由擺動(dòng)的秋千，擺動(dòng)的振幅越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是()A．機(jī)械能守恒B．總能量守恒，機(jī)械能減小C．能量正在消失D．只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化6如圖3所示，一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，先后以相同的速度依次通過(guò)A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)1s，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)1s又第2次通過(guò)B點(diǎn)，在這2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的總路程為12cmA．3s,6cmB．4s,6cmC．4s,9cmD圖3圖47.如圖4所示，光滑槽半徑遠(yuǎn)大于小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)，今有兩個(gè)小球同時(shí)由圖示位置從靜止釋放，則它們第一次相遇的地點(diǎn)是()A．O點(diǎn)B．O點(diǎn)左側(cè)C．O點(diǎn)右側(cè)D．無(wú)法確定8．?dāng)[長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，若從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)(取作t＝0)，當(dāng)振動(dòng)至t＝eq\f(3π,2)eq\r(\f(L,g))時(shí)，擺球具有最大速度，則單擺的振動(dòng)圖象是圖5中的()圖5圖69．如圖6所示，單擺擺長(zhǎng)相同，平衡時(shí)兩擺球剛好接觸，現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開(kāi)一小角度后釋放．碰撞后，兩擺球分開(kāi)各自做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量，則()A．如果mA＞mB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B．如果mA＜mB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C．無(wú)論兩球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè)D．無(wú)論兩球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè)10．在實(shí)驗(yàn)室可以做“聲波碎杯”的實(shí)驗(yàn)，用手指輕彈一只酒杯，可以聽(tīng)到清脆的聲音，測(cè)得這個(gè)聲音的頻率為500Hz.將這只酒杯放在兩只大功率的聲波發(fā)生器之間，操作人員通過(guò)調(diào)整其發(fā)出的聲波，就能使酒杯碎掉，下列說(shuō)法中正確的是()A．操作人員一定是把聲波發(fā)生器的功率調(diào)到很大B．操作人員可能是使聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波C．操作人員一定是同時(shí)增大了聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D．操作人員一定是將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz二、填空題(本題共2小題，每小題8分，共16分．把答案填在題中橫線上)11．某實(shí)驗(yàn)小組擬用如圖7甲中裝置研究滑塊的運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)器材有滑塊、鉤碼、紙帶、米尺、帶滑輪的長(zhǎng)木板，以及漏斗和細(xì)線組成的單擺等．實(shí)驗(yàn)中，滑塊在鉤碼作用下拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)單擺垂直于紙帶運(yùn)動(dòng)方向擺動(dòng)，漏斗漏出的有色液體在紙帶上留下的痕跡記錄了漏斗在不同時(shí)刻的位置．圖7圖8(1)在圖乙中，從________紙帶可看出滑塊的加速度和速度方向一致．(2)用該方法測(cè)量滑塊加速度的誤差主要來(lái)源有：________、________(寫(xiě)出兩個(gè)即可)．12．(1)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，下列措施中可以提高實(shí)驗(yàn)精度的是________．A．選細(xì)線做為擺線B．單擺擺動(dòng)時(shí)保持?jǐn)[線在同一豎直平面內(nèi)C．拴好擺球后，令其自然下垂時(shí)測(cè)量擺長(zhǎng)D．計(jì)時(shí)起止時(shí)刻，選在最大擺角處(2)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97.50cm，擺球直徑為2.00cm，①該擺擺長(zhǎng)為_(kāi)_______cm.②如果測(cè)得的g值偏小，可能的原因是________.A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊B．?dāng)[線上端懸點(diǎn)末固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了C．開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過(guò)遲按下D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為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與T的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖8所示，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g＝________(用k表示)．三、計(jì)算題(本題共4小題，共44分，解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟．只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位)13．(10分)一彈簧振子的質(zhì)量為100g，頻率為2Hz，若把振子拉開(kāi)4cm后放開(kāi)，彈簧的勁度系數(shù)為100(1)彈簧振子的最大加速度大??；(2)3s內(nèi)振子通過(guò)的總路程．14．(10分)有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來(lái)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，把地球看成質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體．115．(12分)如圖9所示，兩個(gè)完全相同的彈性小球A和B分別掛在l和l/4的細(xì)線上，重心在同一水平面且小球恰好相互接觸，把第一個(gè)小球A向右拉開(kāi)一個(gè)不大的距離后由靜止釋放，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間兩球發(fā)生第12次碰撞(兩球碰撞時(shí)交換速度)?圖916．(12分)如圖10所示，一塊涂有炭黑的玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力F的作用下，由靜止開(kāi)始豎直向上做勻加速運(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)音叉在玻璃上畫(huà)出了圖示曲線，量得OA＝1cm，OB＝4cm，OC＝9cm，求外力F圖10

答案選擇題1解析：選D.如圖所示，設(shè)質(zhì)點(diǎn)在A、B之間振動(dòng)，O點(diǎn)是它的平衡位置，并設(shè)向右為正．在質(zhì)點(diǎn)由O向A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其位移為負(fù)值；而質(zhì)點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，速度也為負(fù)值．質(zhì)點(diǎn)在通過(guò)平衡位置時(shí)，位移為零，回復(fù)力為零，加速度為零，但速度最大．振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度方向可正可負(fù)，由F＝－kx知，x相同時(shí)F相同，再由F＝ma知，a相同，但振子在該點(diǎn)的速度方向可能向左也可能向右．2．解析：選B.據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，振動(dòng)的物體在平衡位置時(shí)速度最大，振動(dòng)物體的位移為零，此時(shí)對(duì)應(yīng)題圖中的t2時(shí)刻，B對(duì)．3．解析：選BD.質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向與回復(fù)力方向相同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加時(shí)速度與位移方向相同，位移減小時(shí)速度與位移方向相反．4解析：選C.因?yàn)閺椈烧褡庸逃兄芷诤皖l率與振幅大小無(wú)關(guān)，只由系統(tǒng)本身決定，所以f1∶f2＝1∶1，選C.5解析：選B.對(duì)于阻尼振動(dòng)來(lái)說(shuō)，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量是守恒的．6.解析：選B.因質(zhì)點(diǎn)通過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)速度相同，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對(duì)稱，由時(shí)間的對(duì)稱性可知，質(zhì)點(diǎn)由B到最大位移，與由A到最大位移時(shí)間相等；即t1＝0.5s，則eq\f(T,2)＝tAB＋2t1＝2s，即T＝4s，由過(guò)程的對(duì)稱性可知：質(zhì)點(diǎn)在這2s內(nèi)通過(guò)的路程恰為2A，即2A＝12cm，A＝6cm，故B正確．7.解析：選A.兩球釋放后到槽最低點(diǎn)前的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)且為單擺模型．其周期T＝2πeq\r(\f(R,g))，兩球周期相同，從釋放到最低點(diǎn)O的時(shí)間t＝eq\f(T,4)相同，所以相遇在O點(diǎn)，選項(xiàng)A正確．8．解析：選C.從t＝0時(shí)經(jīng)過(guò)t＝eq\f(3π,2)eq\r(\f(L,g))時(shí)間，這段時(shí)間為eq\f(3,4)T，經(jīng)過(guò)eq\f(3,4)T擺球具有最大速度，說(shuō)明此時(shí)擺球在平衡位置，在給出的四個(gè)圖象中，經(jīng)過(guò)eq\f(3,4)T具有負(fù)向最大速度的只有C圖，選項(xiàng)C正確．9.解析：選CD.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T＝2πeq\r(\f(l,g))，與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此兩單擺周期相同．碰后經(jīng)過(guò)eq\f(1,2)T都將回到最低點(diǎn)再次發(fā)生碰撞，下一次碰撞一定發(fā)生在平衡位置，不可能在平衡位置左側(cè)或右側(cè)．故C、D正確．10．解析：選D.通過(guò)調(diào)整發(fā)生器發(fā)出的聲波就能使酒杯碎掉，是利用共振的原理，因此操作人員一定是將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz，故D選項(xiàng)正確．二、填空題(本題共2小題，每小題8分，共16分．把答案填在題中橫線上)11答案：(1)B(2)擺長(zhǎng)的測(cè)量、漏斗重心的變化、液體痕跡偏粗、阻力變化……12答案：(1)ABC(2)①98.50②B③eq\f(4π2,k)計(jì)算題13．(10分)解析：由題意知彈簧振子的周期T＝0.5s，振幅A＝4×10－2m(1)amax＝eq\f(kxmax,m)＝eq\f(kA,m)＝40m/s2.(2)3s為6個(gè)周期，所以總路程為s＝6×4×4×10－2m＝0.96m答案：(1)40m/s2(2)0.96m14．(10分)解析：設(shè)單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，地球的質(zhì)量為M，則據(jù)萬(wàn)有引力定律可得地面的重力加速度和高山上的重力加速度分別為：g＝Geq\f(M,R2)，gh＝Geq\f(M,R＋h2)據(jù)單擺的周期公式可知T0＝2πeq\r(\f(L,g))，T＝2πeq\r(\f(L,gh))由以上各式可求得h＝(eq\f(T,T0)－1)R.答案：(eq\f(T,T0)－1)R15．(12分解析：球A運(yùn)動(dòng)的周期TA＝2πeq\r(\f(l,g))，球B運(yùn)動(dòng)的周期TB＝2πeq\r(\f(l/4,g))＝πeq\r(\f(l,g)).則該振動(dòng)系統(tǒng)的周期T＝eq\f(1,2)TA＋eq\f(1,2)TB＝eq\f(1,2)(TA＋TB)＝eq\f(3π,2)eq\r(\f(l,g)).在每個(gè)周期T內(nèi)兩球會(huì)發(fā)生兩次碰撞，球A從最大位移處由靜止開(kāi)始釋放后，經(jīng)6T＝9πeq\r(\f(l,g))，發(fā)生12次碰撞，且第12次碰撞后A球又回到最大位置處所用時(shí)間為t′＝TA/4.所以從釋放A到發(fā)生第12次碰撞所用時(shí)間為t＝6T－t′＝9πeq\r(\f(l,g))－eq\f(2T,2)eq\r(\f(l,g))＝eq\f(17π,2)eq\r(\f(l,g)).答案：eq\f(17π,2)eq\r(\f(l,g))16．(12分解析：在力F作用下，玻璃板向上加速，圖示OC