第11章 机械振动B卷学年高二物理同步单元双.docx

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第11章机械振动B卷学年高二物理同步单元双

班级姓名学号分数

（测试时间：

90分钟满分：

100分）

一、选择题（本题共12小题：

每小题5分，共60分。

）

1．如图所示，是两人合作模拟振动曲线的记录装置。

先在白纸中央画一条直线OO1使它平行于纸的长边，作为图象的横坐标轴。

一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于OO1的方向振动，另一个人沿OO1的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的x-t图象。

下列说法中正确的是

A．白纸上OO1轴上的坐标代表速度

B．白纸上与OO1垂直的坐标代表振幅

C．匀速拖动白纸是为了保证OO1上相同的长度代表相等的时间

D．拖动白纸的速度增大，可使笔尖振动周期变长

【答案】C

2．一弹簧振子做简谐运动，则下列说法正确的是（　　）

A．若位移为负值，则速度一定为正值

B．振子通过平衡位置时速度为零，加速度最大

C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也相同

D．振子每次通过同一位置时，速度不一定相同，但加速度一定相同

【答案】D

【解析】A、若位移为负值，由a=kx/m，可知加速度一定为正值，而速度有两种可能的方向，所以速度不一定为正值，A错误；B、质点通过平衡位置时，速度最大，加速度为零，B错误；C、质点每次通过平衡位置时，位移为零，加速度一定为零，而速度有两种可能的方向，不一定相同，C错误；D、质点每次通过同一位置时，位移相同，加速度一定相同，因为速度有两种可能的方向，所以速度不一定相同，D正确；故选D。

3．一个做简谐运动的物体，频率为25Hz，那么它从一侧最大位移的中点D，振动到另一侧最大位移的中点C所用的最短时间，下面说法中正确的是（）

A．等于0.01sB．小于0.01sC．大于0.01sD．小于0．02s大于0.01s

【答案】B

4．细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬点正下方l/2摆长处有一个能挡住摆线的钉子P，如图所示，现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速度地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时单摆的周期小

B．摆球在左右两侧上升的最大高度一样

C．摆球在平衡的位置左右两侧走过的最大弧长相等

D．摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍

【答案】AB

【解析】试题分析：

摆线被钉子挡住后，绕A点做单摆运动，摆长发生变化，则周期也要发生变化，根据机械能守恒定律，可知上升的最大高度一样，根据几何知识，知道摆角，弧长的关系．

摆线被钉子挡住后，绕A点做单摆运动，摆长发生变化，则周期也要发生变化．以前往返一次的周期

．挡住后，往返一次的周期为

，故A正确；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．故B正确；由几何关系得，右边的弧长小于左边的弧长，故C错误；由几何关系得，摆球在平衡位置右侧的最大摆角不是左侧的两倍，故D错误．

5．一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则（　　）

A．此单摆的摆长约为1m

B．此单摆的固有周期约为0．5s

C．若摆长增大，单摆的固有频率增大

D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动

【答案】A

【解析】由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，故B错误；由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s．由公式

，可得L≈1m，故A正确；若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误；故选A．

点睛：

受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象．

6．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f．若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是（　　）

A．当f＜f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小

B．当f＞f0时，该振动系统的振幅随f增大而增大

C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f

D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0

【答案】C

点睛：

本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动幅度最大．

7．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s．下列说法正确的是（）

A．列车的危险速率为40m/s

B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象

C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行

【答案】AD

【解析】当列车受到冲击的频率和列车故有频率相同时，会发生共振，比较危险，由

可得危险车速为

，A正确；列车过桥需要减速，是为了防止桥与火车发生共振现象，B错误；列车的速度不同，则振动频率不同，C错误；由题意可知，根据

可知增加长度可以使危险车速增大，故可以使列车高速运行，故D正确．

8．弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动，从振子通过O点时开始计时，振子第一次到达M点用了0.3s，又经过0.2s第二次通过M点，则振子第三次通过M点还要经过的时间可能是（）

A．

B．

C．1.4sD．1.6s

【答案】AC

9．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象．关于质点的运动情况，下列描述正确的是（　　）

A．t＝1.5s时，质点正沿x轴正方向运动

B．t＝1.5s时，质点的位移方向为x轴负方向

C．t＝2s时，质点的速度为零

D．t＝2s时，质点的加速度为零

【答案】D

【解析】在t=1．5s时刻，图象切线的斜率为负，说明质点是从x的最大位移处向平衡位置方向运动的，运动的方向沿x的负方向，故A错误．由图可知，1．5s末质点的位移大于0，质点的位移方向为x轴正方向，故B错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则速度为最大，故C错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则恢复力等于0，根据牛顿第二定律可知加速度等于0，故D正确．故选D．

点睛：

此题关键是知道位移时间图象的斜率等于速度，从而分析质点的速度方向．质点通过平衡位置时速度最大，加速度最小；通过最大位移处时加速度最大．

10．一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x=3m，如图甲所示。

若t=0时，质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示。

则B点的振动图象为下面四个图中的

【答案】B

考点：

机械振动与机械波。

11．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是_____

A．甲摆摆长比乙摆摆长长

B．甲摆的振幅比乙摆大

C．甲摆的机械能比乙摆大

D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆

E．由图象不能求出当地的重力加速度

【答案】BDE

点睛：

本题只要掌握单摆的周期公式、加速度的特点等等，就能正确解答．由振动图象读出振幅、周期是基本功．对于振动的加速度，往往根据

分析。

12．某实验小组在研究单摆时改进了实验方案，将一力传感器连接到计算机上。

图甲中O点为单摆的固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB=∠COB=α，α小于10°且是未知量。

同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线图乙（均为已知量），且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻（重力加速度为g）。

根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法正确的是（）

A．该单摆的周期为t2

B．根据题中（包括图中）所给的信息可求出摆球的质量

C．根据题中（包括图中）所给的信息不能求出摆球在最低点B时的速度

D．若实验时，摆球做了圆锥摆，则测得的周期变长

E．若增加摆球的质量，摆球的周期不变

【答案】ABE

【解析】由乙图可知单摆的周期T=t2，故选项A正确；在B点拉力有最大值，根据牛顿第二定律可知

；在AC两点有拉力最小值，

，由A到B机械能守恒，即

由此可知摆球的质量

，选项B正确，C错误；若实验时摆球做了圆锥摆，则周期的表达式为

，周期变小，选项D错误；根据单摆周期公式

可知，单摆周期与摆球的质量无关，故选项E正确；故选ABE．

二、非选择题（共4小题，共40分）

13．（6分）一质点做简谐运动的振动图像如图所示。

该质点振动的振幅是______cm，t=1s时质点的位移________cm．

【答案】88

14．（12分）某同学利用单摆测量重力加速度。

（1）（多选）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_______。

A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大

（2）用游标卡尺测量摆球的直径如图甲，则小球的直径为________cm。

用秒表测出单摆的多个周期如图乙，秒表读数为_________s。

（3）改变摆长多次测量，得到多组周期（T）与摆长（l）的值，作出T2—l图象如图所示。

图象不过原点的原因可能是测出摆线长度后，在计算摆长时_____________（填：

漏加小球半径或加了小球直径）。

若图象的斜率为k，则当地的重力加速度为____________。

（写出表达式）

【答案】

（1）BC

（2）1．03096．3s（3）加了小球直径4π2/k

【名师点睛】

（1）为减小实验误差应选择密度大而体积小的球作为摆球，选用轻质细线做摆线，当单摆摆角小于5°时单摆的运动是简谐运动，根据实验注意事项分析答题；

（2）根据游标卡尺和秒表的读数规则读出示数。

（3）应用单摆周期公式，得到Li-Li-1的表达式，再进行分析即可．

15．（12分）课堂上老师做了一个演示实验，在固定点O用细线悬挂小球构成单摆，将一直尺的左端置于O点的正下方的P点与摆线接触，如图4所示。

在竖直平面内将摆球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，直尺在P点挡住摆线，摆线碰到直尺，小球继续向右摆动。

对小球的这次运动过程用闪光频率不变的频闪照相的方法进行记录，所得到照片的示意图如图4所示。

照片记录了小球从左至右通过11个不同位置时的像，且拍得第1和第11个小球的像时，小球恰好分别位于两侧的最高点，且均在水平标志线上。

（空气阻力可以忽略）

（1）如果从能量的角度分析这个现象，下列说法中正确的是_______。

（选填选项前面的字母）

A．从最左端摆到最低点过程中，小球动能增大

B．从最左端摆到最低点过程中，小球重力势能增大

C．向上平移直尺改变挡住悬线的位置，小球所能摆到的最大高度不变

D．小球在摆动过程中重力势能与动能相互转化，机械能守恒

（2）小球从左向右经过最低点时，摆线在P点被挡住的瞬间与被挡住前瞬间相比，摆线的拉力将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；如果小球在P点的左、右两侧的运动都可视为简谐运动，则摆线碰到直尺前后的摆长之比为____________。

【答案】

（1）ACD

（2）变大9∶4

点睛：

解决本题的关键知道摆线经过最低点时与障碍物碰撞前后的线速度大小不变，难度不大，属于基础题．

16．（10分）如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。

当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。

现使圆盘以不同