高中物理人教版 (新课标)选修3第十一章 机械振动综合与测试课后练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3第十一章 机械振动综合与测试课后练习题，共4页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5小题只有一个选项正确,第6~8 小题有多个选项正确)
1.
一简谐运动的图象如图所示,在0.1~0.15 s 这段时间内( )
A.加速度增大,速度变小,加速度和速度的方向相同
B.加速度增大,速度变小,加速度和速度的方向相反
C.加速度减小,速度变大,加速度和速度的方向相反
D.加速度减小,速度变大,加速度和速度的方向相同
解析:由图象可知,在t=0.1 s时,质点位于平衡位置,t=0.15 s时,质点到达负向最大位移处,因此在t=0.1~0.15 s这段时间内,质点刚好处于由平衡位置向负向最大位移处运动的过程中,其位移为负值,且数值增大,速度逐渐减小,而加速度逐渐增大,为加速度逐渐增大的减速运动,故加速度方向与速度方向相反,因此选项B正确。
答案:B
2.做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的,则单摆振动的( )
A.频率、振幅都不变
B.频率、振幅都改变
C.频率不变,振幅改变
D.频率改变,振幅不变
解析:单摆振动的频率与摆长和所在地的重力加速度有关,与质量、振幅大小无关,题中单摆振动的频率不变;单摆振动过程中机械能守恒,振子在平衡位置的动能等于其在最大位移处的势能,因此,题中单摆的振幅改变,选项C正确。
答案:C
3.
某同学看到一只鸟落在树枝上的P处(如图所示),树枝在10 s 内上下振动了6次。鸟飞走后,他把50 g的砝码挂在P处,发现树枝在10 s内上下振动了12次。将50 g的砝码换成500 g的砝码后,他发现树枝在15 s内上下振动了6次。试估计鸟的质量最接近( )
A.50 g B.200 g C.500 g D.550 g
解析:由题意,m1=50 g时,T1= s= s;m2=500 g时,T2= s= s,可见质量m越大,周期T也越大。鸟的振动周期T3= s,因为T1答案:B
4.
右图为某质点沿x轴做简谐运动的图象,下列说法中正确的是( )
A.在t=4 s时质点速度最大,加速度为0
B.在t=1 s时,质点速度和加速度都达到最大值
C.在0到1 s时间内,质点速度和加速度方向相同
D.在t=2 s时,质点的位移沿x轴负方向,加速度也沿x轴负方向
解析:t=4 s时质点位于正的最大位移处,加速度值最大,A错;t=1 s时质点位于平衡位置,速度最大,加速度为零,B错;在0到1 s时间内,质点速度和加速度方向均为x轴负方向,C对;加速度指向平衡位置,在t=2 s时,沿x轴正方向,D错。
答案:C
5.一单摆由甲地移到乙地后,发现走时变快了,其变快的原因及调整的方法是( )
A.g甲>g乙,将摆长缩短
B.g甲C.g甲D.g甲>g乙,将摆长放长
解析:走时变快了,说明周期T=2π变小了,即g乙>g甲,若要恢复原来的周期,则需把摆长变长,使不变。
答案:B
6.
右图为某鱼漂的示意图。当鱼漂静止时,水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按,使水位到达M点。松手后,鱼漂会上下运动,水位在MN之间来回移动。不考虑阻力的影响,下列说法正确的是( )
A.鱼漂的运动是简谐运动
B.水位在O点时,鱼漂的速度最大
C.水位到达M点时,鱼漂具有向下的加速度
D.鱼漂由上往下运动时,速度越来越大
解析:设鱼漂的横截面积为S,O点以下的长度为h。当鱼漂静止时,水位恰好在O点,说明在O点浮力等于重力,即mg=ρgSh。可取O点所在位置为平衡位置,取竖直向下为正,当鱼漂被下按x时,水位在O点上方x处,此时合力为F合=mg-ρgS(h+x)=-ρgSx,同理可得水位在O点下方时也满足此式。因为ρ、g、S都是确定量,所以上述关系式满足简谐运动的条件(F合=-kx),鱼漂做的是简谐运动,选 项A正确;O点是平衡位置,所以O点时鱼漂的速度最大,选项B正确;水位到达M点时,鱼漂具有向上的加速度,选项C错误;鱼漂由上往下运动时,可能加速也可能减速,选项D错误。
答案:AB
7.一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大到一定数值的过程中,该物体的振幅可能( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先逐渐增大,后逐渐减小
D.先逐渐减小,后逐渐增大
解析:当驱动力频率等于固有频率时,做受迫振动的物体发生共振现象,振幅最大。由于没有说明驱动力频率最后的情况,因此A、C两项都有可能。
答案:AC
8.
某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x随时间t变化的关系为x=Asin ωt,振动图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同
B.第3 s末振子的位移大小为A
C.从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向发生变化
D.从第3 s末到第5 s末,振子的加速度方向发生变化
解析:弹簧在第1 s末与第3 s末所在位置相同,所以弹簧的长度相同,选项A正确;由图象可知振子振动周期T=8 s,ω= rad/s,所以第3 s末振子的位移大小为x=AsinA,选项B正确;从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向没有发生变化,选项C错误;从第3 s末到第5 s末,振子的位移方向发生了变化,根据F=-kx,a=可知,加速度方向发生变化,选项D正确。
答案:ABD
二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)
9.如图所示,一弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运动,坐标原点O为平衡位置,MN=8 cm。从小球经过图中N点时开始计时,到第一次经过O点的时间为0.2 s,则小球的振动周期为 s,该简谐运动的表达式为x= cm。
解析:振动周期T=4×0.2 s=0.8 s;振幅为4 cm,圆频率ω=π rad/s,因小球经过题图中N点时开始计时,故振动方程应为余弦函数,即x=4cst(cm)。
答案:0.8 4cst
10.
在“利用单摆测重力加速度”的实验中。
(1)某同学尝试用DIS测量周期。如图,用一个磁性小球代替原先的摆球,在单摆下方放置一个磁传感器,其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到 。使单摆做小角度摆动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于 。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值为 (地磁场和磁传感器的影响可忽略)。
(2)多次改变摆长使单摆做小角度摆动,测量摆长L及相应的周期T。此后,分别取L和T的对数,所得到的lg T-lg L图线为 (选填“直线”“对数曲线”或“指数曲线”);读得图线与纵轴交点的纵坐标为c,由此得到该地重力加速度g= 。
解析:(1)磁性小球位于最低点时离传感器最近,磁感应强度测量值最大;连续两次通过最低点的时间间隔为,所以t=(N-1)·,T=。
(2)由单摆周期公式T=2π得lg T=lg L+lg 2π-lg g,所以lg T-lg L图线为直线,lg 2π-lg g=c,g=。
答案:(1)数据采集器 最低点(或平衡位置) (2)直线
三、计算题(每小题16分,共32分)
11.下图为A、B两个简谐运动的位移—时间图象。请根据图象写出这两个简谐运动的表达式。
解析:依据图象确定A、B两物体各自振动的振幅、周期,再结合简谐运动的一般表达式即可。
由图象可知,对简谐运动A,初相位φ0=π,
振幅A=0.5 cm,周期T=0.4 s,ω==5π rad/s,则A对应的简谐运动的表达式为x=0.5 sin(5πt+π) cm。
对简谐运动B,φ0=,振幅A=0.2 cm,周期T=0.8 s,则ω==2.5π rad/s,因此B对应的简谐运动的表达式为x=0.2 sin(2.5πt+) cm。
答案:x=0.5sin(5πt+π) cm
x=0.2sin(2.5πt+) cm
12.
如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2 kg,在拉力F的作用下,在t=0时由静止开始竖直向上做匀加速运动。一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1.5 cm,BC=3.5 cm。求自玻璃板开始运动,经过多长时间才开始接通电动音叉的电源?接通电源时,玻璃板的速度是多大?(g取10 m/s2)
解析:由题意可得,振针振动周期T0=0.2 s,经过OA与BC所用的时间均为T==0.1 s,
则对玻璃板:sBC-sOA=2aT2
得a=1 m/s2。
vA==0.2 m/s,
再求O点速度vO=vA-aT=0.1 m/s,
由vO=at得时间t==0.1 s,
即经过0.1 s才开始接通电动音叉的电源,且接通时玻璃板的速度为0.1 m/s。
答案:0.1 s 0.1 m/s