高中物理 第十一章 机械振动检测 -4

1、学必求其心得，业必贵于专精第十一章 机械振动（时间60分钟，满分100分）一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分。在四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全的得3分，有错选或不选的得0分)1水平放置的弹簧振子在做简谐运动时(）a加速度方向总是跟速度方向相同b加速度方向总是跟速度方向相反c振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相反d振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相同解析：弹簧振子的运动过程，由两种性质的运动组成；a增大的减速运动和a减小的加速运动。则a与v可以同向，可以反向.振子向平衡位置运动时，a与v同向,做加速运动，振子离开平衡位置运动时，

2、a与v反向,做减速运动。答案：d2关于简谐运动的周期，以下说法正确的是（）a间隔一个周期的两个时刻物体的振动情况完全相同b间隔半个周期奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同c半个周期内物体动能的变化一定为零d一个周期内物体势能的变化一定为零解析:根据周期的意义知，物体完成一次全振动,所有的物理量都恢复到初始状态，故a正确；当间隔半个周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，故b错误；由于间隔半个周期各矢量大小相等，所以物体的动能必定相等，没有变化，所以c正确；d显然也正确，所以应选a、c、d。答案：acd3. (2012重庆高考)装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图1所示.将

3、试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动.若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是() 图1图2解析：装有砂粒的试管受到重力和浮力作用,竖直提起少许时，浮力小于重力，合力向下。试管释放时,试管处于最高点(正方向最大位移处）,将在合力作用下向下（负方向)做加速运动 ，之后试管将做简谐运动，故试管的振动图象中0时刻位移为正方向最大值，只有选项d正确。答案:d4某质点做简谐运动,其位移与时间的关系式为:x3sin(t） cm，则(）a质点的振幅为3 cmb质点振动的周期为3 sc质点振动的周期为 sdt0.75 s时刻，质点回到平衡位置

4、解析：由x3 sin(t) cm可知，a3 cm，t3 s，a、b正确，c错误；将t0。75 s代入表达式中可得:x0,故t0。75 s时，质点回到平衡位置，d正确。答案：abd5光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m/2的两木块，下方木块与一劲度系数为k弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图3所示.已知两木块之间的最大静摩擦力为f，使这两个木块组成的系统像一个整体一样地振动,系统的最大振幅为(） 图3a。b.c。 d.解析：对的木块来讲，随质量为m的木块一起做简谐运动,其最大加速度为a，即整体运动的最大加速度为a，则弹簧的最大拉力为（m）akx，设最大振幅为xa，a，c正确。答案：c6一砝码和

5、一轻弹簧构成弹簧振子，图4甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动,给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示.当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示。若用t0表示弹簧振子的固有周期，t表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()图4a由图线可知t04 sb由图线可知t08 sc当t在4 s附近时，y显著增大;当t比4 s小得多或大得多时，y很小d当t在8 s附近时，y显

6、著增大；当t比8 s小得多或大得多时,y很小解析：当把手不动时，砝码的振动是简谐运动,其振动周期等于振子的固有周期，由图象可知，t04 s，故a对，b错。当把手匀速转动时，砝码做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，由图象可知受迫振动的周期为t8 s,振子做受迫振动时,驱动力的周期与固有周期越接近，振幅越大，驱动力的周期比固有周期大得越多或小得越多,振幅越小,故c对d错.答案：ac7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，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。用频闪照相机拍到如图5所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是（) 图5a摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9

7、4b摆线碰到障碍物前后的摆长之比为32c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，摆线张力不变解析：由频闪照片可知摆线碰到障碍物前后的周期之比为32，根据t2，得摆线碰到障碍物前后的摆长之比94,故a正确，b错误；摆线经过最低点时,线速度不变，半径减小,角速度变大，根据牛顿第二定律有：fmgm，得fmgm，摆线经过最低点时,半径减小，摆线张力变大，故c正确，d错误。答案:ac二、非选择题（本大题共5小题，共58分。解答题应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）8（8分)洗衣机脱水缸正常工作

8、时，转速为2 800 r/min，脱水后由切断电源到电动机停止转动的时间为16 s。实际中发现13 s左右时，洗衣机震荡最为激烈，若切断电源后转速是随时间均匀减小的,则洗衣机振动的固有频率大约是_hz。解析:洗衣机震荡最激烈时，发生共振现象，即洗衣机的固有频率和脱水缸的转动频率相等时发生共振现象，即只要算出13 s时脱水缸的转动频率即可.由题可知脱水缸的转速是随时间均匀减小的，作出图象可求得13 s时的转速为n1,如图所示,求得n1 r/min,则频率f hz8。75 hz。答案：8。759(10分)一水平弹簧振子做简谐运动，其位移和时间关系如图6所示。则图6（1）t0。25102 s时的位移

9、为_ cm。（2）从t10到t28。5102 s的时间内，质点的路程为_ cm。解析：(1）由图象可知t2102 s，横坐标t0.25102 s时，所对应的纵坐标xacos t2cos 1000.25102 cm1.414 cm。（2)因振动是变速运动，因此只能利用其周期性求解.即一个周期内通过的路程为4个振幅，本题中t8。5102 st，所以通过的路程为4a17a172 cm34 cm。答案：（1）1。414(2)3410(12分)如图7所示，轻弹簧的下端系着a、b两球，ma100 g，mb500 g，则:系统静止时弹簧伸长x15 cm，未超出弹性限度。若剪断a、b间绳，则a在竖直方向做简谐

10、运动。则：(g取10 m/s2)则（1）a球振动的振幅为_ cm，(2)a球的最大加速度为_ m/s2。解析：（1)设只挂a时弹簧伸长量x1。 图7由（mamb)gkx，得k,即x1x2。5 cm。振幅axx112。5 cm。（2）剪断细绳瞬间，a受最大弹力，合力最大，加速度最大。f（mamb）gmagmbgmaam，am5g50 m/s2。答案：(1)12。5（2)5011（14分） （2012天津高考)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图8所示。这样做的目的是_(填字母代号）。图8a

11、保证摆动过程中摆长不变b可使周期测量得更加准确c需要改变摆长时便于调节d保证摆球在同一竖直平面内摆动（2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度l0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图9所示，则该摆球的直径为_ mm，单摆摆长为_m。 图9 （3）下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始，a、b、c均为30次全振动的图象，已知sin 50.087,sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_（填字母代号）。图10解析：(1)用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的目的是

12、保证摆动过程中摆长不变，需要改变摆长时便于调节，选项a、c正确。（2）根据游标卡尺读数规则,摆球直径为12.0 mm,单摆摆长为ld/20。999 0 m0.006 0 m0。993 0 m.（3)单摆测量周期，必须从平衡位置开始计时，且摆角小于10，所以合乎实验要求且误差最小的是a。答案:（1）ac(2)12.00。993 0(3）a12（14分)如图11所示，质量为m的物块放在弹簧上，与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动，当振幅为a时，物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍，则物体对弹簧的最小压力是多少？要使物体在振动中不离开弹簧，振幅不能超过多大?图11解析：由简谐运动的对称性知：m在最低点时:f回1.5 mgmgm