鲁科版 高中物理 选修34第1章 机械振动 寒假复习题含答案.docx
《鲁科版 高中物理 选修34第1章 机械振动 寒假复习题含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《鲁科版 高中物理 选修34第1章 机械振动 寒假复习题含答案.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
鲁科版高中物理选修34第1章机械振动寒假复习题含答案
绝密★启用前
鲁科版高中物理选修3-4第1章机械振动寒假复习题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.如图为某质点做简谐运动的图象.下列说法正确的是( )
A.t=0时,质点的速度为零
B.t=0.1s时,质点具有y轴正向最大加速度
C.在0.2s~0.3s内质点沿y轴负方向做加速度增大的加速运动
D.在0.5s~0.6s内质点沿y轴负方向做加速度减小的加速运动
2.一个做简谐运动的弹簧振子,周期为T,振幅为A,设振子第一次从平衡位置运动到x=
处所经历的时间为t1,第一次从最大位移处运动到x=
所经历的时间为t2,关于t1与t2,以下说法正确的是( )
A.t1=t2
B.t1<t2
C.t1>t2
D.无法判断
3.一水平弹簧振子做简谐运动,周期为T,则( )
A.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则Δt一定等于T的整数倍
B.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相反,则Δt一定等于
的整数倍
C.若Δt=T,则在t时刻和(t+Δt)时刻振子振动的速度一定相等
D.若Δt=
,则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度一定相等
4.关于简谐运动周期、频率、振幅说法正确的是( )
A.振幅是矢量,方向是由平衡位置指向最大位移处
B.周期和频率的乘积不一定等于1
C.振幅增加,周期必然增加,而频率减小
D.做简谐运动的物体,其频率固定,与振幅无关
5.一根细线下端拴一可看作质点的小球,上端悬挂在O点,制成一个单摆,摆长为2L.现在O点正下方,距O点为L处固定一根钉子,如图所示.下面的说法中正确的是( )
A.该单摆振动时左右两侧升高的最大高度不相等
B.该单摆振动时左右两侧的最大位移相等
C.该单摆振动时左右两侧所用的时间相等
D.该单摆振动的周期是(
+1)π
6.下列说法正确的是( )
A.弹簧振子从平衡位置运动到最远点所需的时间为
T
B.弹簧振子从平衡位置运动到最远点的一半距离所需时间为
T
C.弹簧振子从平衡位置出发经历
T,运动的位移是
A
D.弹簧振子从平衡位置运动到最远点所需的时间为
T
7.简谐运动的表达式是x=Asin(ωt+φ),其中简谐运动的相位是( )
A.A
B.ω
C.φ
D.ωt+φ
8.若单摆的摆长不变,摆球的质量由20g增加为40g,摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°,则单摆振动的( )
A.频率不变,振幅不变
B.频率不变,振幅改变
C.频率改变,振幅不变
D.频率改变,振幅改变
9.如图所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图象,从图象中可知( )
A.两摆球的质量相等
B.两单摆的摆长相等
C.两单摆同时改变运动方向
D.在相同的时间内,两球通过的路程总有s甲=2s乙
10.关于单摆,下列说法中正确的是( )
A.摆球运动中的回复力是摆线拉力和重力的合力
B.摆球在运动过程中,经过轨迹上的同一点时,加速度是相同的
C.摆球在运动过程中,加速度的方向始终指向平衡位置
D.摆球经过平衡位置时,加速度为零
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)物体做简谐运动时,下列叙述正确的是( )
A.平衡位置就是回复力为零的位置
B.处于平衡位置的物体,一定处于平衡状态
C.物体到达平衡位置,合力一定为零
D.物体到达平衡位置,回复力一定为零
12.(多选)某质点做简谐运动,其位移与时间的关系式为:
x=3sin(
t+
)cm,则( )
A.质点的振幅为3cm
B.质点振动的周期为3s
C.质点振动的周期为
s
D.t=0.75s时刻,质点回到平衡位置
13.(多选)弹簧振子在AOB之间做简谐运动,如图所示,O为平衡位置,测得AB间距为8cm,完成30次全振动所用时间为60s.则( )
A.振动周期是2s,振幅是8cm
B.振动频率是2Hz
C.振子完成一次全振动通过的路程是16cm
D.振子过O点时计时,3s内通过的路程为24cm
14.(多选)一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等、但方向相反,那么这两个时刻弹簧振子的( )
A.速度一定大小相等、方向相反
B.加速度一定大小相等、方向相反
C.位移一定大小相等、方向相反
D.以上三项都不对
分卷II
三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)
15.某同学做“用单摆测重力加速度”实验.
①用游标卡尺测量摆球直径d,把摆球用细线悬挂在铁架台上,用米尺测量出悬线长度l.
某次测量摆球直径时游标卡尺示数部分如图所示,则摆球直径为d=______cm.
②在小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为0,数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n,用停表记下所用的时间为t.请用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=____________.
四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.弹簧振子以O点为平衡位置在b、c两点之间做简谐运动.b、c相距20cm.某时刻振子处于O点正向右运动.经过0.5s,振子首次到达b点.求:
(取向右为正方向)
(1)振动的频率f和振幅A;
(2)振子在5.5s内通过的路程及位移?
(3)如果弹簧的劲度系数k=100N/m,小球质量为0.5kg,则5.5s末小球的加速度大小和方向是多少?
17.如图为一单摆的共振曲线,则该单摆的摆长约为多少?
共振时单摆的振幅多大?
(g取10m/s2)如果把此摆拿到月球上去,已知月球上的自由落体加速度为1.6m/s2,它在月球上做50次全振动要用多少时间?
18.如图所示为某课外探究小组所设计的实验装置:
把一个质量为M的长方形框架A静止放在水平地面上.一个轻弹簧上端与框架A的顶端相连,下端与质量为m的小球B相连,B的下面再通过轻质细线与小球C相连.整体处于静止状态.现剪断细线,把小球C拿走,小球B便开始上下做简谐运动.实验表明,小球C的质量存在一个临界值,超过这个临界值,当剪断细线拿走小球C后,小球B向上做简谐运动的过程中,框架A会离开地面.试求小球C的这一质量的临界值.
答案解析
1.【答案】D
【解析】由图可知,在t=0时,质点经过平衡位置,所以速度最大,故A错误;当t=0.1s时,质点的位移为正向最大,速度为零,由加速度公式a=-
y,知加速度负向最大.故B错误;在0.2s时,质点经过平衡位置,0.3s时质点的位移为负向最大,质点沿y轴负方向做加速度增大的减速运动,故C错误;在0.5s时,质点的位移为正向最大,速度为零,0.6s时,质点经过平衡位置,速度负向最大,可知在0.5s~0.6s内质点沿y轴负方向做加速度减小的加速运动,故D正确.
2.【答案】B
【解析】画出x-t图象,从图象上,我们可以很直观地看出:
t1<t2,正确答案为B.
3.【答案】C
【解析】结合弹簧振子的运动示意图和振动图象进行分析;如图所示:
图中的a、b、c三点位移大小相等、方向相同,显然Δt不一定等于T的整数倍,A错误;图中的a、d两点的位移大小相等、方向相反,Δt<
,B错误;在相隔一个周期T的两个时刻,振子只能位于同一位置,其位移相同,速度也相等,C正确;相隔
的两个时刻,振子的位移大小相等、方向相反,其位置关于平衡位置对称,弹簧分别处于压缩和拉伸状态,弹簧的长度并不相等,D错误.
4.【答案】D
【解析】振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,A错;周期和频率互为倒数,B错;做简谐运动的物体的频率和周期由振动系统本身决定,C错误,D正确.
5.【答案】D
【解析】根据机械能守恒定律,摆球在左、右两侧上升的最大高度一样;由几何关系得,右边的弧长小于左边的弧长,故A、B错误;摆线被钉子挡住后,绕A点做单摆运动,在左侧摆长为2L,在右侧摆长为L,据单摆的周期公式可知,周期也要发生变化;根据单摆的振动周期T=2π
可知:
左侧的周期为,T1=2π
,右侧的周期T2=2π
,所以单摆左右两侧所用的时间不相等,该单摆的周期为T=
=(
+1)π
,故C错误,D正确.
6.【答案】D
【解析】弹簧振子从平衡位置运动到最远点所需时间为
,选项A错误,D正确.以平衡位置为计时起点,则初相位为零,根据公式x=Asin
t,得当t=
时,x=Asin
=
A,选项B错误.当t=
T时,x=Asin
=
,C错误.
7.【答案】D
【解析】简谐运动的表达式x=Asin(ωt+φ)中,简谐运动的相位是ωt+φ.
8.【答案】B
【解析】单摆的摆长不变时,单摆振动的周期T=2π
不变,频率f=
不变;摆长不变时,摆角越小,振幅越小,选项B正确.
9.【答案】B
【解析】由题图可以看出甲、乙两个单摆的周期相等,由周期公式可以知道摆长相等,与摆球质量无关,B对,A错;两单摆位移为零的时刻不同,所以两单摆不同时改变运动方向,C错;在相同的时间内,两球通过的路程不一定满足s甲=2s乙,倍数关系与开始计时时刻以及运动时间有关,D错.
10.【答案】B
【解析】单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力,故A错误;摆球在运动过程中,经过轨迹上的同一点时,受力不变,故加速度相同,故B正确;摆球在运动过程中,回复力产生的加速度的方向始终指向平衡位置,而向心加速度指向悬点,合成后,方向在变化,故C错误;单摆过平衡位置时,由于具有向心加速度,所受的合力指向悬点,不为零,D错误.
11.【答案】AD
【解析】平衡位置是回复力等于零的位置,但物体所受合力不一定为零,A、D对.
12.【答案】ABD
【解析】质点做简谐运动,位移与时间的关系式为:
x=3sin(
t+
)cm,对照公式x=Asin(ωt+φ0),振幅为3cm,角频率为
,根据公式ω=
,周期为3s,故A、B正确,C错误;位移与时间的关系式为:
x=3sin(
t+
)cm,t=0.75s时刻,位移为:
x=0,故质点在平衡位置,故D正确.
13.【答案】CD
【解析】振幅是离开平衡位置的最大距离,所以振幅为4cm,故A错误;完成30次全振动所用时间为60s,则周期为2s,频率为
Hz,故B错误;振子完成一次全振动通过的路程是4倍振幅,即16cm,故C正确;振子过O点时计时,3s内通过的路程为:
s=
×4×4cm=24cm,故D正确.
14.【答案】BC
【解析】由弹簧振子的运动规律知,当弹簧弹力大小相等、方向相反时,这两时刻振子的位移大小相等、方向相反,加速度大小相等、方向相反,B、C正确;由于物体的运动方向在两时刻可能为同向,也可能为反向,故A错误.故正确答案为B、C.
15.【答案】①2.26 ②
【解析】①由图所示游标卡尺可知,主尺示数为2.2cm,游标尺示数为6×0.1mm=0.6mm=0.06cm,则游标卡尺示数为2.2cm+0.06cm=2.26cm.
②由题意知,单摆完成全振动的次数为N=
,单摆的周期T=
=
单摆摆长L=l+
由单摆周期公式T=2π
可知,
重力加速度:
g=
=
=
.
16.【答案】
(1)
Hz 10cm
(2)110cm -10cm
(3)20m/s2 方向向右
【解析】
(1)设振幅为A,由题意bc=2A=20cm,
所以A=10cm.
振子从O到b所用时间t=0.5s,为周期T的
,
所以T=2.0s;
f=
=
Hz.
(2)振子从平衡位置开始运动,在1个周期内通过的路程为4A,
故在t′=5.5s=
T内通过的路程
s=
×4A=110cm.
5.5s内振子振动了
T个周期,所以5.5s末振子到达c点,所以它的位移大小为-10cm.
(3)5.5s末振子到达c点,所以它的位移大小为-10cm,振子加速度a=-
=-
=20m/s2,方向与位移的方向相反,为向右.
17.【答案】1m 10cm 245s
【解析】题图是单摆的共振曲线,当驱动力频率为0.5Hz时单摆产生了共振现象;
则单摆的固有频率即为0.5Hz,固有周期为T=2s,振幅为10cm;
根据单摆的周期公式T=2π
,摆长为:
L=
=
≈1m
把此摆拿到月球上去,周期为:
T=2π
=2×3.14×
=4.9s
做50次全振动时间为:
t=50T=50×4.9=245s.
18.【答案】M+m
【解析】设小球C的质量临界值为m0,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g;
(1)弹簧下端只挂小球B时,当B静止不动时,设弹簧伸长量为x1,对B,有:
mg=kx1①
(2)小球B下面再挂上C时,当B和C静止不动时,设弹簧再伸长x2,对B和C,有:
(m+m0)g=k(x1+x2)②
(3)细线剪断,小球C拿走后,小球B运动到最高点时,框架A对地面的压力最小为零,此时设弹簧压缩量为x3,对框架A,有:
Mg=kx3③
根据简谐运动的对称规律,有:
x1+x3=x2(等于振幅A)④
联立解得
m0=M+m
即小球C的质量的临界值为M+m.