物理选修3-4单元检测第十一章机械振动含解析

学必求其心得，业必贵于专精物理人教

3—4

第十一章

机械振动单元检测（时间：

90分钟

满分：

100分）一、选择题（每题5分，共8小题，40分)1．以下列图,在重力场中,将一只轻质弹簧的上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M的木板，木板下面再挂一个质量为m的不带电物体。当剪掉m后发现:木板的速率再次为零时，弹簧恰好能恢复到原长，则M与m之间的关系必定为（)A．M＞mC．M＜m

B．M＝mD．不能够确定2．以下列图，将一个筛子用四根弹簧支起来（后排的两根弹簧未画出)，筛子上装—个电动独爱轮，这就做成了一个共振筛.工作时独爱轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与独爱轮转动周期相同的周期性驱动力，使它做受迫振动。现有一个共振筛其固有周期为0。8s，电动独爱轮的转速是80r/min，在使用过程中发现筛子做受迫振动的振幅较小。已知增大独爱轮电动机的输入电压，可使其转速提高；增加筛子的质量，能够增大筛子的固有周期。以下做法中可能实现增大筛子做受迫振动的振幅的是( )．合适增大筛子的质量．合适增大独爱轮电动机的输入电压格长

C．合适增大筛子的质量同时合适增大独爱轮电动机的输入电压D．合适减小筛子的质量同时合适减小独爱轮电动机的输入电压3．某人在医院做了一次心电图，结果以下列图,若是心电图仪卷动纸带的速度为1mm,则此人的心率约为(）

1。5m/min，图中方格纸每小A．80次/minB．70次/minC．60次/minD．50次/min＝1。5m、L＝1m、L＝0。5m，悬于同一根4．以下列图，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L＝2m、L1234横线上，用一周期为2s的驱动力以垂直于线的方向作用在横线上，使它们做受迫振动，稳准时(）．四个摆的周期相同．摆1的振幅最大C．四个摆的周期不相同，但振幅相等D．摆3的振幅最大5．将一个力电传感器接到计算机上，能够测量快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摇动过程中悬线上拉力大小随时间变化的曲线以下列图。由此图线供应的信息做出的以下判断正确的选项是(）学必求其心得，业必贵于专精A．t＝0。2s时刻摆球正经过最低点B．t＝1。1s时摆球正处于最高点C．摆球摇动过程中机械能时而增大时而减小D．摆球摇动的周期约是T＝0.6s6．劲度系数为20N/cm的弹簧振子，它的振动图象以下列图，在图中A点对应的时刻（)A．振子所受的弹力大小为0。5N，方向指向x轴的负方向B．振子的速度方向指向x轴的正方向C．在0~4s内振子作了1。75次全振动D．在0～4s内振子经过的行程为0。35cm，位移为07．圆滑的水平面叠放着质量分别为m和m的两木块,下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固2定在墙上,以下列图。已知两木块之间的最大静摩擦力为f，要使这两个木块组成的系统像一个整体相同地振动,系统的最大振幅为（)fB.2f3f4fA.kC.D.kkk8．以下列图，斜面体M的底面粗糙,斜面圆滑，放在粗糙水平面上。弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的物块m相连，弹簧的轴线与斜面平行。若物块在斜面上做简谐运动，斜面体保持静止，则地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图象应是以下列图中的哪一个（）二、实验题(每题10分，共2小题，20分)9．某同学设计了一个测量物体质量的装置，此装置放在水平桌面上，以下列图。其中P的上表面圆滑，A是质量为M的带夹子的金属块，Q是待测质量的物体(能够被A上的夹子固定)。精美的理论和实验均发现:在该装置中，弹簧振子做简谐运动的周期为T＝2mk是与弹簧的劲度系数有关的未知常数。,其中m是振子的总质量，k学必求其心得，业必贵于专精(1)为了测定物体Q的质量,还需要利用以下四个仪器中的________即可；A．秒表B．刻度尺C．交流电源D．打点计时器2)依照上述信息和选定的实验器材，请你设计一个实验方案。那么，利用可测物理量和已知物理量，求得待测物体Q的质量的计算式为mx＝________；表达式中可测物理量字母代表的物理含义为：____________________________________。10．在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长果已知摆球直径为2。00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，若是测定了40次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是

l和周期T计算重力加速度的公式是g＝________。如摆线竖直下垂,以下列图，那么单摆摆长是________。________s，单摆的摇动周期是________s。三、计算题(11题10分，12题15分，13题15分，共40分)11．以下列图,OA为一单摆，B是穿在一根较长细线上的小球,让OA偏离竖直方向一很小的角度，在放手让A球向下摇动的同时，另一小球B从与O点等高处由静止开始下落，A球第一次摆到最低点时两球恰好相遇,求B球下落时碰到的细线的阻力大小与22B球重力大小之比。（g取10m/s，π＝10)12．弹簧振子以O点为平衡地址在B、C0。5s，振子首次到达C点。求：（1）振动的周期和频率；（2)振子在5s内经过的行程及位移大小;

两点之间做简谐运动。

B、C

相距20cm.某时刻振子处于

B点，经过振子在B点的加速度大小跟它距O点4cm处P点的加速度大小的比值。13．以下列图是某质点做简谐运动的振动的图象,依照图象中的信息，回答以下问题：质点走开平衡地址的最大距离有多大？（2)在1.5s和2。5s两个时刻，质点向哪个方向运动？（3）质点在第2秒末的位移是多少？在前4秒内的行程是多少？学必求其心得，业必贵于专精参照答案1。答案:B点拨：剪掉m后，将弹簧和木板的系统看作弹簧振子，m的重力mg看作将振子从平衡地址拉下的力,“当木板的速率再次为零时，弹簧恰好能恢复到原长"说明没有去掉m时弹簧的伸长量正好是两个振幅,平衡地址正幸好伸长量的中点,即有(M＋m)g＝2kA和Mg＝kA，由此能够推出M＝m，应选项B正确2.答案：D点拨：发生共振的条件是做受迫振动物体的固有周期（或频率）等于驱动力的周期(或频率).电动独爱轮的周期为60s＝0.75s，共振筛固有周期为0。8s,增大电动独爱轮的周期或减小共振筛的周期即可，选项D80正确。3.答案：C点拨:心电图中相邻两峰值之间的时间间隔为心跳的周期,故T＝s0，心率f＝1≈60次/min，故vTC正确.4。答案:AD点拨：做受迫振动时摆球以驱动力频率振动，故四个摆周期相同。摆3的固有周期约为2s，与驱动力周期相同，故振幅最大。5。答案：AB点拨：本题是单摆与传感器的综合问题。单摆悬线的拉力大小随时间也做周期性的变化，t＝0。2s时刻拉力最大，摆球正经过最低点;t＝1.1s时拉力最小，摆球正处于最高点。从图中能够看出，拉力的最大值随着时间在减小，最小值随着时间在增大，说明小球摇动的最高点在降低，在最低点的速度在减小，系统的机械能在减小。从图中看出周期约为1.2s.6.答案:B点拨:由题图可知A在t轴上方，位移x＝0.25cm，因此弹力F＝kx＝－5N，即弹力大小为5N,方向指向x轴负方向，选项A不正确。由图可知过A点作图线的切线，该切线与x轴的正方向的夹角小于90°,切线斜率为正当,即振子的速度方向指向x轴的正方向，选项B正确.由图可看出，t＝0、t＝4s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在0～4s内完成两次全振动,选项C错误.由于t＝0时刻和t＝4s时刻振子都在最大位移处,因此在0～4s内振子的位移为零，又由于振幅为0.5cm，在0～4s内振子完成了2次全振动，因此在这段时间内振子通过的行程为2×4×0.50cm＝4cm，应选项D错误。综上所述，该题的正确选项为B。7。答案：C点拨：对m的木块来讲，随质量为m的木块一起做近似弹簧振子的简谐运动,其最大加速度为a23m2f＝f2f2f，则弹簧的最大拉力为kA＝(m，即整体运动的最大加速度为a＝m)a，解得A＝2m＝3f,Cmmm2kk2正确。8．答案：C点拨：隔断出斜面体进行受力解析，因弹簧的轴线与斜面平行，因此物块振动中对斜面的压力N2不变，则地面对斜面的摩擦力也不变，应选C。9。答案:(1)A(2）T22T121为不放Q时测得的振动周期；2为放Q后测得的振动周期T12MTT点拨：A、Q整体作为弹簧振子一起运动，由于已知A的质量为M，周期为T＝2Mmx。因此要求

mx，还需测量周期T，所用测量仪器为A.秒表，由于k详尽数值未知，要测量时周期T1，二是放上Q物体后的周期T2，由题意有：T1＝2M，T2＝2k10。答案：42l87。40cm75.21.88T2点拨:由实验原理和单摆的周期公式T＝2l42l知g＝T2g摆球的直线d＝2。00cm。故摆长l＝88.40cm－1.00cm＝87。40cm秒表的读数t＝75.2s.

kmx需要测量两次周期，一是不放物体Mmx，联立可求得mxT22T12k＝T21

Q。故单摆的振动周期T＝t75.2＝1.88s。n40学必求其心得，业必贵于专精11.答案：1点拨：由题意知，A、B相遇需要经时间511ll，t＝T22g44gB球做匀加速直线运动l＝1at2，解得a＝8m/s2，2对B球运用牛顿第二定律G－f＝ma得f＝2m，故f1.G512.答案：（1)1。0s1.0Hz(2）200cm10cm(3)5∶2点拨：(1)设振幅为A,由题意BC＝2A＝10cm,因此A＝10cm。振子从B到C所用时间t＝0.5s。为周期T的一半，因此T＝1。0s；f＝1/T＝1。0Hz。（2)振子在

1个周期内经过的行程为

4A。故在

t＝5s＝5T内经过的行程

s＝

t

×4A＝200cm。5s内振子振动T了5个周期，

5s末振子仍处在

B点,因此它偏离平衡地址的位移大小为

10cm。（3)振子加速度

a＝

k

x，a∝x,因此

aB∶ap＝xB∶xp＝10∶4＝5∶2.m13.答案：（1)10c