《2017-2018学年度高二物理人教版选修3-4第十一章机械振动单元练习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年度高二物理人教版选修3-4第十一章机械振动单元练习.docx（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2019-2019 学年高二物理人教版选修3-4 第十一章机械振动单元练习一、单选题1.关于简谐运动的下列说法中，正确的是（）A. 位移减小时，加速度减小，速度增大B. 位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同D. 水平弹簧振子朝左运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟速度方向相反2. 如图所示，弹簧振子在间振动，为平衡位置，= =5 ，若振子从B到C的运动时间是1 ，则BCOBO OC cms下列说法中正确的是（）A. 振子从 B经 O到 C完成一次全振动B. 振动周期是
2、1 s，振幅是 10 cmC. 经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD. 从 B 开始经过 3s，振子通过的路程是30cm3. 如图所示，为同一地点的两单摆甲、乙的振动图线，下列说法中正确的是（）A. 甲、乙两单摆的摆长不相等B. 甲摆的振幅比乙摆大C. 甲摆的机械能比乙摆大D. 在 t =0.5 s 时乙摆摆线张力最大4.单摆做简谐运动，周期为T，若从平衡位置开始计时，此后回复力大小的变化情况是（）A. 先减小后增大B. 经 是最大值C. 经 是最大值D. 经 是最大值5.一物体做简谐运动，周期为，振幅为，现使其振幅变为2，其它条件不变，则物体振动的（）TAAA. 周期将变为原来的2
3、倍B. 周期将变为原来的二分之一C. 周期不变D. 一个周期内通过的路程不变6.如图 1 所示，有一个弹簧振子在a、b 两点之间做简谐运动，O点是平衡位置，建立图1 中所示的坐标轴，其振动图象如图2 所示，则下列说法正确的是（）第 1页A. 振子振动的周期等于t 1B. 振子振动的周期等于t 2C. t 1 时刻振子位于b 点D. t 1 时刻振子位于a 点7.将秒摆的周期由2s 变为 1s，下列措施可行的是（）A.C.将摆球的质量减半将摆长减半B.D.将振幅减半将摆长减为原来的8.一质点做简谐运动，其位移x 与时间 t 关系曲线如图所示，由图可知（）A. 质点振动的频率是4HzB. 质点振动
4、的振幅是 4cmC. t =3s 时，质点的速度最大D. 在 t =3s 时，质点的振幅为零9. 如图所示，一单摆在、 间做简谐运动，O为平衡位置，则摆球（）A AA. 在 A、A两点重力势能相同，加速度也相同B. 从 A到 O和从 A到 O时，动能相同，速度也相同C. 从 A到 O和从 A到 O，重力势能减少，动能增加D. 在 B 点的总能量小于在 A 点的总能量10. 如图甲所示，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器可在竖直面内摆动，且在摆动过程中能持续向下流出一细束墨水沿着与注射器摆动平面垂直的方向匀速拖动一张硬纸板，摆动的注射器流出的墨水在硬纸板上形成了如图乙所示的曲线注射器喷嘴到
5、硬纸板的距离很小，且摆动中注射器重心的高度变化可忽略不计若按图乙所示建立xOy坐标系，则硬纸板上的墨迹所呈现的图样可视为注射器振动的图象关于图乙所示的图象，下列说法中正确的是（）A. x 轴表示拖动硬纸板的速度B. y 轴表示注射器振动的位移C. 匀速拖动硬纸板移动距离 L 的时间等于注射器振动的周期D. 拖动硬纸板的速度增大，可使注射器振动的周期变短二、多选题11. 如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移 x 随时间 t 变化的图象如图乙所示不计空气阻力， g 取 10m/ s2对于这个单摆的振动过程，下列说法中正确的是（）A. 单摆的
6、位移 x 随时间 t 变化的关系式为 x=10sin （ t ） cm B. 单摆的摆长约为 1.0 mC. 从 t =2.5 s 到 t =3.0 s 的过程中，摆球的动能能逐渐减小D. 从 t =2.5 s 到 t =3.0 s 的过程中，摆球所受回复力逐渐减小12. 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。则（）A. 此单摆的固有周期约为 2sB. 此单摆的摆长约为 1mC. 若摆长增大，单摆的固有频率增大D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动13.如图所示为质点P在 0 4s 内的振动图象， 下列说法中正确的是 （）A. 当 t =5s 时，
7、该质点的位移是正的最大B. 当 t =5s 时，该质点的速度方向向上C. 当 t =5s 时，该质点的加速度方向向上D. 当 t =5s 时，该质点的加速度最大14.质点沿直线以 O平衡位置做简谐振动， A、 B两点分别为正最大位移处与负最大位移处的点，A、 B 相距 10cm，质点从 A 到 B 的时间为 0.1 s，从质点到 O点开始计时，经 0.5 s，则下述说法中正确的是 （）A. 振幅为 5cmB. 振幅为 10cmC. 通过路程 50cmD. 质点位移为 50cm15.一个做简谐运动的质点在平衡位置O点附近振动，当质点从O点向某一侧运动时，经3s 第一次过 P点，再向前运动， 又经
8、 2s 第二次过P点，则该质点再经多长时间第三次过P 点（）A. 14sB.sC.10sD. s三、填空题16.一质点在平衡位置O点附近做简谐运动，它离开O点向着 M点运动， 0.3 s 末第一次到达M点，又经过0.2 s 第二次到达M点，再经过 _ s 质点将第三次到达M点若该质点由O出发在4s 内通过的路程为 20 ，该质点的振幅为 _cmcm17.如图甲所示，有一质量为m、带电量为 +q 的小球在竖直平面内做单摆，摆长为L，当地的重力加速度为 g，则周期 T=_；若在悬点处放一带正电的小球（图乙），则周期将 _（填“变大”、“不变”、“变小”）四、计算题18. 弹簧振子以 O点为平衡位置
9、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0.5 s，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 5.5 s 内通过的路程及位移？（ 3）如果弹簧的k=100N/ m，小球质量为0.5 Kg，则 5.5 s 末小球的加速度大小和方向是多少？【答案】1.A2.8.C9.15. AD答案和解析D3.B4.C5.C6.D7.DC10.B11.ABD12.AB13.AD14.AC第 3页16. 1.4 ； 217. ；不变18. 解：（ 1）设振幅为 A，由题意 BC=2A=20 cm，所以 A=10 cm振子从
10、 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=110cm5.5s 内振子振动了个周期，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，为向右答：（ 1）振动的频率是 Hz，振幅是 10cm；（ 2）振子在5.5 s 内通过的路程是 110cm，位移是 -10 cm；（ 3）如果弹簧的 k=100N/ m，小球质
11、量为 0.5 Kg，则 5.5 s 末小球的加速度大小是20m/ s2，方向是向右【解析】1.解： 、位移减小时，振子靠近平衡位置，速度增加，根据a=- ，加速度减小，故A正确；AB、根据 a=-，位移方向总跟加速度方向相反，但与速度方向可以相同、也可以相反，故B 错误；C、物体的运动方向指向平衡位置时，是靠近平衡位置，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，是减速，速度方向跟位移方向相同；故C错误；D、水平弹簧振子朝左运动时，可能是远离平衡位置，也可能是靠近平衡位置，故加速度方向跟速度方向可能相反，也可能相同，故D错误；故选： A简谐运动中的回复力F=- Kx；加速度与位移关系为：a=- ；
12、据此判断回复力与加速度/ 速度和位移之间的关系解决本题的关键是知道简谐运动中回复力与加速度和位移之间的关系式2. 解： A、弹簧振子在BC间振动，振子从 B 到 C经历的时间为半个周期，不是一个全振动故A 错误B、振子从 B 到 C经历的时间为半个周期，所以周期为2s，振子在 B、C两点间做机械振动，BO=OC=5cm，O是平衡位置，则该弹簧振子的振幅为5cm，故 B错误C、结合 A的分析可知，振子从 B 到 C经历的时间为半个周期，即半个全振动；路程为10cm故 C错误、从B开始经过 3s，振子运动的时间是 1.5 个周期，振子通过的路程是： 1.5 45=30故DcmcmD正确故选： D振
13、子完成一次全振动通过的路程是 4A，从 B 到 C振子没有一次全振动 根据时间与振动周期的关系确定周期，根据路程与振幅的关系确定振幅本题考查对简谐运动的周期、振幅的理解和判别能力对于简谐运动质点通过的路程，往往一个周期通过 4A 去研究3.解：、由图看出，两单摆的周期相同，同一地点，g相同，由单摆的周期公式=2 得知，甲、乙AT两单摆的摆长L 相等故 A错误B、甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，则甲摆的振幅比乙摆大故B 正确C、尽管甲摆的振幅比乙摆大， 两摆的摆长也相等， 但由于两摆的质量未知， 所以无法比较机械能的大小 故C错误、在t=0.5s时，乙摆的位移为负向最大，速度为零，可知
14、乙摆摆线张力最小故D错误D故选： B由图读出两个单摆的周期，由单摆的周期公式分析摆长关系；由位移的最大值读出振幅；由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小；由牛顿第二定律和向心力知识分析乙摆摆线张力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，要熟练掌握4.解：小球若从平衡位置开始计时，其位移在前T 内先增大，之后在内位移减小，在反向增大然后在时间内再减小，回复力 F=- kx，所以在时刻回复力到达最大值故选： C小球若从平衡位置开始计时，其位移先增大后减小，再反向增大然后再减小，回复力大小的变化情况根据F=- kx 判定即可本题解题的关键
15、是掌握简谐运动的周期性，确定其位置， 再求解回复力大小变化的情况5.解： A、做简谐振动的物体，其周期是由振动系统的性质决定的，如弹簧振子的周期：T=，单摆的周期： T=，都与振动的振幅无关所以使其振幅变为2A，其它条件不变， 则物体振动的周期不变故AB错误， C正确；D、做简谐振动的物体，一个周期内通过的路程是4 倍振幅，使其振幅变为2A，其它条件不变，则物体一个周期内通过的路程是原来的2 倍故 D错误故选： C做简谐振动的物体，其周期是由振动系统的性质决定的，与振动的振幅无关该题考查对简谐振动的周期的理解，解答的关键是要抓住简谐振动的周期与振幅无关基础题目6.解：、 、振子做简谐运动，在t
16、4 时间内完成一次全振动，故周期为t4，故A错误，B错误；A BC、 D、 t 1 时刻振子为负的最大，改位移是相对平衡位置的位移，故t 1 时刻振子位于a 点，故 C错误， D正确；故选： D振子做简谐运动，位移为相对平衡位置的位移，周期为完成一次全振动所需要的时间本题关键是明确简谐运动的周期和位移的概念，要能够从x- t 图象读出位移、振幅和周期，基础题目7.解：秒摆的周期由2s 变为 1s，周期变为原来的，由周期公式T=2可知：应该是将摆长减为原来的 ，而与摆球的质量、振幅无关，故ABC错误， D正确；故选： D第 5页秒摆的周期由2s 变为 1s，周期变为原来的，然后根据单摆的周期公式
17、分析摆球质量、摆长、振幅如何变化本题难度不大，是一道基础题，根据单摆周期的变化，应用单摆的周期公式分析周期变化的原因，即可正确解题一定要记住单摆的周期公式8. 解： A、由图读出周期 T =4 s，则频率 f = =0.25 Hz，故 A 错误；B、质点的振幅等于振子的位移最大值，由图读出振幅为A =2 cm，故 B 错误；、 =3时，质点的位移为零，正通过平衡位置，速度最大，故C正确；C t sD、质点做简谐运动，振幅是不变的，故D错误；故选： C质点的振幅等于振子的位移最大值，由图直接读出振幅和周期，由公式f = 求出频率根据t =3s 时刻以后质点位移的变化，分析速度的方向本题简谐运动的
18、图象能直接读出振幅和周期对于质点的速度方向，也可以根据斜率读出速度大小可根据质点的位移确定9.解： 、在、 两点重力势能相同，回复力方向不同，故加速度方向不同，故A错误；AA AB、从 A 到 O和从 A到 O时，动能相同，速度大小也相同，但速度方向不同，故B 错误；、小球摆动过程中，机械能守恒；从A到O和从 到，重力势能减少，动能增加相同，故C正确；CAOD、小球摆动过程中，机械能守恒；故在B 点的总能量等于在 A 点的总能量；故D错误；故选 C单摆摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒；重力的切线分量提供回复力，单摆的小角度摆动是简谐运动本题关键明确单摆摆动过程中的能量转换情况、速度变化情况
19、、回复力情况，基础题10. 解： A、注射器振动周期一定，根据白纸上记录的完整振动图象的个数可确定出时间长短，所以白纸上 OO1轴上的坐标代表时间故 A错误B、白纸上与 OO1垂直的坐标是变化的，代表了注射器的位移，故B 正确、由原理可知，拖动硬纸板移动距离L的时间与注射器振动的周期无关，故C错误CD、注射器振动周期与拖动白纸的速度无关拖动白纸的速度增大，注射器振动周期不改变，故D错误故选： B注射器在白纸上沿垂直于OO1的方向振动，白纸上 OO1轴上的坐标代表时间，与OO1垂直的坐标代表位移，匀速拖动白纸是为了用相等的距离表示相等的时间注射器振动周期与拖动白纸的速度无关本题与书沙摆实验相似，
20、采用描迹法得到简谐运动的图象，关键要抓住注射器的运动与白纸运动的同时性，知道位移是周期性变化的11. 解： A、由振动图象读出周期T=2s，振幅 A=10cm，由 = 得到角频率 = rad / s，则单摆的位移 x随时间 t 变化的关系式为Asin t =10sin （ t ） cm故 A正确。B、由公式 T=，代入得到 L=1m。故 B正确。C、从 t =2.5 s 到 t =3.0 s 的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小。故C错误。D、从 t =2.5 s 到 t =3.0 s 的过程中，摆球的位移减小，回复力减小。故D正确。故选： ABD。由振动图象读出周期 T 和振幅
21、A，由 =求出角频率 ，单摆位移 x 的表达式 x=Asin t 由公式 T=求出摆长 L从 t =2.5 s 到 t =3.0 s 的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，位移减小，回复力减小本题是振动图象问题，考查基本的读图能力根据振动图象，分析质点的振动情况及各个量的变化是基本功12. 解： A、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 A 正确；B、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 T=2，可得 L1m。故 B正确；C、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；D、若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将
22、向左移动。故D错误；故选： AB。由共振曲线可知，出现振幅最大，则固有频率等于受迫振动的频率。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。13.解：、由图知，当=5 时，该质点的位移是正的最大，故A正确At sB、当 t =5s 时，该质点位于正向最大位移处，速度为零，故B 错误CD、当 t =5s 时，质点的位移为正向最大，由a=- 分析可知，加速度为负向最大，故C错误， D正确故选： AD根据图象的斜率表示速度，判断速度的方向根据简谐运动的特征：a=-分析加速度的大小和方向本题考查对振动图象的认识，会由图象得到周期、振幅及振动方向等问题，进而分析质
23、点的速度、加速度的变化情况要掌握简谐运动的特征：a=-，由此式分析加速度的变化情况14.解：、分别为正负向最大位移，则间的距离应为2 ，故=5 ；故A正确，B错误；AABABAA cmC、从 A 到 B 用时 0.1 S，则说明质点振动周期为T=0.2 s；从 O点开始经0.5 s 为 =2.5 T；故通过的路程为： 2.5 45 cm=50cm；故 C正确；D、经 2.5个周期，质点回到了平衡位置，故位移为零；故D错误；故选： AC由振幅的定义可得出质点的振幅；由质点振动的过程可求解通过的路程及位移本题关键明确简谐运动的振幅、周期的含义，知道一个周期内振子的路程等于 4 倍、半个周期内振子的
24、路程是振幅的 2 倍15. 解：如图所示，设质点 B、 C之间振动若质点先向左开始振动，画出其振动一个周期内运动轨迹，如图 1 所示，则知周期T1=3s+2s+ s=s，则该质点再时间 t 1=T-2 s=s，经第三次经过M点若质点先向右开始振动，画出其振动一个周期内运动轨迹，如图 2 所示，则知周期 T1 =4（ 3s+ 2s） =16s，则该质点再时间 t 2=T-2 s=14s，经第三次经过 M点故 AD正确， BC错误故选： AD分析质点可能的运动情况，画出运动轨迹，确定周期，即一次全振动所用的时间，再确定经过多长时间质点第三次经过P 点本题关键画出质点的运动轨迹，分析时间与周期的关系
25、，一定注意振动方向的不定性，据此分类分析振动方向第 7页16. 解：据题质点离开O向 M点运动，画出它完成一次全振动的过程示意图如图，则质点振动的周期为T=4（ 0.3+2）s=1.6 s，振子第三次通过M点需要经过的时间为 t =T-0.2 s=1.4 s该质点由O出发在 4s=2.5 T内走过 20cm的路程等于10 个振幅，即有10 A=20cm，则 A=2cm故答案为： 1.4 ， 2根据质点开始运动的方向，画出质点的运动过程示意图，确定振动周期，再求出质点第三次到达要经过的时间振幅等于振子离开平衡位置的最大距离由振子的运动过程确定振幅本题考查分析振动过程的能力，能画出质点的振动过程，
26、分析其周期，确定出振幅M点还需17. 解；单摆的周期公式为T=，在悬点处放一带正电的小球，它与摆球间的作用力沿着绳，与摆球运动的方向始终垂直，不影响单摆的周期，故周期将不变答案为：，不变单摆的周期公式为，放入带电小球后对摆的运动不影响，单摆周期不变本题考查了单摆的周期公式和影响单摆周期的物理量18. （ 1）振子在弹簧作用下做简谐运动，某时刻振子处于 O点正向右运动经过 0.5 s，振子首次到达 b 点向题位，和（本方23）彼考移经回振此查过复子相振了力在反幅是一外、个由个，周弹周物期力期体等，提内的描由供通运述此的过动振即，的学动可位路物的求移程理基出是量本振以四的物子平个大理的衡振小量周位幅及期置，能要；为根量理由起据相解图点时对简可，间于谐以然与平运读后周衡动出结期位的振合的置物子胡关有体的克系对除振定，称回幅律求性复；与出力牛振大顿子小第在与二位定移律大即小可成5求正.5出比s内、通过的路程