高中物理人教版4第十一章机械振动单元测试 获奖作品

第十一章单元测试题一、选择题（每小题6分，共60分）1、使物体产生振动的必要条件是()A．物体所受到的各个力的合力必须指向平衡位置B．物体受到的阻力等于零C．物体离开平衡位置后受到回复力的作用，物体所受的阻力足够小D．物体离开平衡位置后受到回复力F的作用，且F＝－kx（x为对平衡位置的位移）2、关于简谐运动，下列说法正确的是()A．位移的方向总指向平衡位置B．加速度方向总和位移方向相反C．位移方向总和速度方向相反D．速度方向总跟位移方向相同3、如图1所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（）A．B→O位移为负、速度为正图1B．O→C位移为正、加速度为负图1C．C→O位移为负、加速度为正D．O→B位移为负、回复力为负4、某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝5sin（cm），则下列关于质点运动的说法中正确的是（）A．质点做简谐运动的振幅为10cmB．质点做简谐运动的周期为4sC．在t=4s时质点的速度最大D．在t=4s时质点的加速度最大5、关于简谐运动的周期，以下说法中错误的是（）A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻物体的振动情况相同B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C．半个周期内物体的动能变化一定为零D．一个周期内物体的势能变化一定为零图26、如图2所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点的竖直线上的点钉一颗钉子，使，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于，则此摆的周期是（）图2A． B．C． D．7、如图3所示，图乙中图像记录了单摆中摆球的动能、势能随摆球位置变化的关系，下列关于图像的说法正确的是（）A．a图线表示势能随位置的变化关系图3B．b图线表示机械能随位置的变化关系图3C．c图像表示动能随位置的变化关系D．图像表明摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变图48、一弹簧振子做简谐运动，其振动图像如图4所示，那么在（）和（）（是极短的时间）两时刻，振子的：①速度相同；②加速度相同；③相对平衡位置的位移相同；④振动的能量相同。以上选项中正确的是（）图4A．①②B．②③C．③④D．①④图59、某简谐振子，自由振动时的振动图像如图5甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图5甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图5乙中的（）图5A．a点 B．b点C．c点 D．一定不是c点图610、一根自由长度为10cm的轻弹簧，下端固定，上端连一个质量为m的物块P。在P上再放一个质量m的物块Q，系统静止后，弹簧长度为6cm，如图6所示，如果迅速向上移去Q，物块P将在竖直方向做简谐运动，此后弹簧的最大长度是()图6A．8cm B．9cmC．10cm D．11cm二、填空题（共2小题，共12分）11、（4分）弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动，从经过O点开始计时，振子第一次到达某点P时用了，又经过第二次经过P点，则振子第三次经过P点还要经过的时间是。12、（8分）有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成。两个单摆摆动平面前后相互平行。（1）现测得两单摆完成50次全振动的时间，分别为s和s，则两单摆的周期差ΔT＝________s。（2）某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差，具体操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过若干次全振动后，两摆恰好第1次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小时间差。若测得释放两摆的时间差Δt＝s，则在短摆释放________s（填时间）后，两摆恰好第1次同时向________（填方向）通过________（填位置）。（3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是________________________________________________________________________。三、计算题（共3小题，共28分）13、（8分）图7甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。设摆球向右运动为正方向，图7乙是这个单摆的振动图像。根据图像回答：图7（1）单摆振动的频率是多大？图7（2）开始时刻摆球在何位置？（3）若当地的重力加速度为10m/s2，试求这个摆的摆长是多少？图814、（10分）在光滑水平面上有一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子质量为M，振动的最大速度为v0，如图8所示，当振子在最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上，则：图图8图5（1）要保持物体和振子一起振动起来，两者间的摩擦因数至少是多少？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（2）一起振动时，两者过平衡位置的速度多大？振幅又是多少？15、（10分）有几个登山运动员登上了一无名高峰，但不知道此山的高度，他们想迅速地估测出此高峰的海拔高度，但是他们只带了一些轻质绳子、小刀、小钢卷尺、可当作秒表用的手表和一些食品，附近还有石子、树木等。其中一人根据物理知识很快就测量出了高峰的海拔高度，请你写出测量方法、需要记录的数据，并推导出计算高峰海拔高度的表达式。

参考答案一、选择题1.答案：C解析：振动物体所受的合力不一定只提供回复力，故A选项错误；振动物体在离开平衡位置后必须受回复力作用，且所受阻力足够小时，才能发生振动，故B选项错误、C选项正确；F＝－kx只是简谐运动受回复力的条件，而不是任何振动受回复力的条件，故D选项错误。2.答案B解析简谐运动的位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动过程中任一时刻的位移都是背离平衡位置的，故A选项错误；振子的加速度总是指向平衡位置的，而位移总是背离平衡位置的，故B选项正确；振子在平衡位置两侧往复运动，故C、D选项错误。3.答案：AB解析：由B→O运动时，振子在O左侧，位移为负，故A选项正确；由O→C位移为正，加速度a＝－eq\f(kx,m)为负，故B选项正确；由C→O位移为正，加速度应为负，故C选项错误；O→B位移为负，由F＝－kx知回复力为正，故D选项错误。4.答案：C解析：根据简谐运动的公式x＝5sin（cm）可得，质点做简谐运动的振幅为5cm，故A选项错误；又根据可得，质点做简谐运动的周期为8s，故B选项错误；由于在t=4s时质点处于平衡位置，则此时质点的速度最大、加速度为零，故C选项正确、D选项错误。5.答案B解析根据周期的意义可知，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选项正确。当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，故B选项错误。C、D选项正确。6.答案D。解析此摆为复合摆，周期等于摆长为L的半个周期与摆长为的半个周期之和，故D选项正确。7.答案：D图图2解析：当摆球释放后，动能增大，势能减小，当运动至B点时动能最大，势能最小，然后继续摆动，动能减小，势能增大，到达C点后动能为零，势能最大，整个过程中摆球只有重力做功，摆球的机械能守恒，综上可知只有D选项正确。8.答案：D解析：由振动图像可看出，在（）和（）两时刻，振子的速度相同，加速度大小相等方向相反，相对平衡位置的位移大小相等方向相反，振动的能量相同，故D选项正确。9.答案：AD解析：振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱＝eq\f(3,2)T固，所以受迫振动的状态一定不是图乙中的c点，可能是a点。10.答案：C解析：由题可知物块P在竖直方向上做简谐运动。平衡位置是重力和弹簧弹力相等的位置，由题中条件可得此时弹簧长度为8cm，P刚开始运动时弹簧长度为6cm，所以弹簧的最大长度是10cm，故C选项正确。二、填空题11.答案：s或s解析：因为当振子从平衡位置到第一次经过P点时用了，到达最大位移后再回到该点用了，利用对称性知道，振子从该点到平衡位置所用的时间为，从而周期为4×（＋）＝s。当振子第三次回到该点时，还要经历时间为s。实际上有两种可能。依据对称性不难得出第三次（第二种可能）经过P点的时间为s。12.答案：（1）（2）左平衡位置解析（1）ΔT＝eq\f(t1－t2,50)＝eq\f(50－49,50)s＝s。（2）由Δt＝s＝（8＋eq\f(1,4)）ΔT，说明短摆完成8eq\f(1,4)次全振动时两摆恰好第1次同时同方向通过某位置，说明该位置一定是平衡位置，短摆振动的时间为t＝8eq\f(1,4)×eq\f(49,50)s＝s，方向向左通过平衡位置。（3）在摆长差相等时调整两摆的摆长变长一些三、计算题13.答案：（1）Hz（2）B点（3）m解析：（1）由乙图知周期T＝s，则频率f＝eq\f(1,T)＝Hz。（2）由乙图知，0时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以在B点。（3）由T＝2πeq\r(\f(l,g))得l＝eq\f(gT2,4π2)＝m。14.解析放物体前最大回复力，振动的最大机械能为。（1）放物体后，假定一起振动，则可能产生的最大加速度，对物体m来说，所需回复力是由M提供的摩擦力，刚放时所需的摩擦力最大，最大静摩擦力为当时一起振动，所以即摩擦因数μ至少为。（2）由于m于最大位移处放在M上，放上后没有改变振动系统的机械能，振动中机械能守恒，过平衡位置时，弹簧为原