資源簡介

章末測評驗收卷(二)　機械振動
(滿分：100分)
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1.關于簡諧運動，下列說法正確的是(　　)
簡諧運動一定是水平方向的運動
所有的振動都可以看作簡諧運動
物體做簡諧運動時一定可以得到正弦曲線形的軌跡線
只要振動圖像是正弦曲線，物體一定做簡諧運動
2.蜘蛛捕食是依靠昆蟲落在絲網上引起的振動準確判斷昆蟲的方位。已知絲網固有頻率為f0，某昆蟲掉落在絲網上掙扎時振動頻率為f，則該昆蟲落在絲網上時(　　)
f增大，則絲網振幅增大 f減小，則絲網振幅減小
昆蟲引起絲網振動的頻率為f0 絲網和昆蟲掙扎振動周期相同
3.如圖所示是兩人合作模擬振動曲線的記錄裝置。先在白紙中央畫一條直線OO1使它平行于紙的長邊，作為圖像的橫坐標軸。一個人用手使鉛筆尖的白紙上沿垂直于OO1的方向振動，另一個人沿OO1的方向勻速拖動白紙，紙上就畫出了一條描述筆尖振動情況的x－t圖像。下列說法正確的是(　　)
白紙上OO1軸上的坐標代表速度
白紙上與OO1垂直的坐標代表振幅
勻速拖動白紙是為了保證時間均勻變化
拖動白紙的速度增大，可使筆尖振動周期變長
4.如圖所示為某質點做簡諧運動的振動圖像，則關于該質點的振動情況，下列說法正確的是(　　)
周期T＝0.1 s
振幅A＝0.4 m
0.1 s末質點運動速度為0
0.2 s末質點回到平衡位置
5.如圖甲所示，一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動，以豎直向上為正方向，彈簧振子的振動圖像如圖乙所示，則彈簧振子(　　)
頻率為2.0 Hz
振幅為0.4 m
0～0.5 s內，動能逐漸減小
t＝0.5 s與t＝1.5 s時，振子的位移相同
6.如圖所示，兩段光滑圓弧軌道半徑分別為R1和R2，圓心分別為O1和O2，所對應的圓心角均小于5°，在最低點O平滑連接。M點和N點分別位于O點左右兩側，MO的距離小于NO的距離。現分別將位于M點和N點的兩個小球A和B(均可視為質點)同時由靜止釋放。關于兩小球第一次相遇點的位置，下列判斷正確的是(　　)
恰好在O點 一定在O點的右側
一定在O點的左側 條件不足，無法確定
7.如圖甲所示，金屬小球用輕彈簧連接在固定的光滑斜面頂端。小球在斜面上做簡諧運動，到達最高點時，彈簧處于原長。取沿斜面向上為正方向，小球的振動圖像如圖乙所示。則(　　)
彈簧的最大伸長量為4 m
t＝0.2 s時，彈簧的彈性勢能最大
t＝0.2 s到t＝0.6 s內，小球的重力勢能逐漸減小
t＝0到t＝0.4 s內，回復力的沖量為零
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.一個沿水平方向做簡諧運動的彈簧振子的振動周期是0.025 s，若振子從平衡位置開始向右運動，在0.17 s末，振子的運動情況是(　　)
正在向左做減速運動 正在向右做加速運動
加速度正在減小 動能正在減小
9.彈簧振子做簡諧運動，若從平衡位置O開始計時，經過4 s振子第一次經過P點，又經過了1 s，振子第二次經過P點，則該簡諧運動的周期為(　　)
5 s 6 s
14 s 18 s
10.如圖是同一地點質量相同的兩單擺甲、乙的振動圖像，下列說法中正確的是(　　)
甲、乙兩單擺的擺長相等
甲擺的機械能比乙擺大
在t＝1.2 s時，乙擺在做減速運動，甲擺在做加速運動
由圖像可以求出當地的重力加速度
三、非選擇題(本題5小題，共54分)
11.(7分)某實驗小組用單擺測量重力加速度。所用實驗器材有擺球、長度可調的輕質擺線、刻度尺、50分度的游標卡尺、攝像裝置等。
(1)用游標卡尺測量擺球直徑d。當量爪并攏時，游標尺和主尺的零刻度線對齊。放置擺球后游標卡尺示數如圖甲所示，則擺球的直徑d為________(3分)mm。
(2)用擺線和擺球組成單擺，如圖乙所示。當擺線長度l＝990.1 mm時，記錄并分析單擺的振動視頻，得到單擺的振動周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g為________(4分)m/s2(保留3位有效數字)。
12.(9分)在用如圖所示單擺“測重力加速度”的實驗中，某同學的操作步驟如下：
a.取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上；
b.用米尺測量細線長度L，L與小球半徑之和記為擺長；
c.緩慢拉動小球，使細線偏離豎直方向約為5°位置由靜止釋放小球；
d.用停表記錄小球完成n次全振動所用的總時間t，計算單擺周期T＝；
e.用公式g＝計算當地重力加速度；
f.改變細線長度，重復b、c、d、e步驟，進行多次測量。
(1)在上述步驟中，錯誤的是________(2分)(寫出該步驟的字母)；改正后正確的應該是：_________________________________________________________
__________________________________________________________(3分)。
(2)該同學為了減少誤差，利用上述未改正錯誤測量中的多組實驗數據做出了L－T2圖像，該圖像對應下圖中的________(2分)圖。
(3)在“用單擺測定重力加速度”的正確實驗中，下列做法有利于減小實驗誤差的是________(2分)。
A.適當加長擺線
B.質量相同，體積不同的擺球，應選用體積較大的
C.單擺偏離平衡位置的角度不能太大
D.當單擺經過平衡位置時開始計時，經過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期
13.(10分)一物體沿x軸做簡諧運動，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t＝0時，位移是8 cm。
(1)(4分)試寫出用正弦函數表示的振動方程；
(2)(6分)求10 s內物體通過的路程。
14.(14分)一水平彈簧振子做簡諧運動，其位移與時間的關系如圖所示。求：
(1)(4分)寫出該簡諧運動的表達式；
(2)(4分)t＝0.25×10－2 s時的位移；
(3)(6分)從t＝0到t＝8.5×10－2 s的時間內，質點的路程、位移各為多大？
15.(14分)擺長為l的單擺在平衡位置O的左右做擺角小于5°的簡諧運動，當擺球經過平衡位置O(O在A點正上方)向右運動的同時，另一個以速度v在光滑水平面運動的小滑塊，恰好經過A點向右運動，如圖所示，小滑塊與豎直墻面P碰撞后以原來的速率返回，略去碰撞所用的時間，重力加速度為g，試問：
(1)(6分)A、P間的距離滿足什么條件，才能使小滑塊剛好返回A點時，擺球也同時到達O點且向左運動？
(2)(8分)在(1)的條件下，A、P間的最小距離是多少？
章末測評驗收卷(二)　機械振動
1.D　[簡諧運動并不一定在水平方向上，各個方向都可以，故選項A錯誤；回復力滿足F＝－kx的振動才是簡諧運動，故選項B錯誤；簡諧運動的振動圖像是正弦曲線，但簡諧運動的軌跡并不是正弦曲線，故選項C錯誤；物體的振動圖像是正弦曲線，該振動一定是簡諧運動，故選項D正確。]
2.D　[昆蟲落在絲網上時，絲網做受迫振動，則絲網和昆蟲掙扎振動周期相同，因不知道f與f0的大小關系，則不能判斷絲網振幅的變化，故選項D正確，A、B、C錯誤。]
3.C　[筆尖振動周期一定，根據白紙上記錄的振動圖像的個數可確定出時間長短，所以白紙上OO1軸上的坐標代表時間，故A錯誤；白紙上與OO1垂直的坐標是變化的，代表了筆尖的位移，而不是振幅，故B錯誤；由v＝可知，勻速拖動白紙，是為了用相等的距離表示相等的時間，是為了保證時間均勻變化，故C正確；筆尖振動周期與拖動白紙的速度無關，故D錯誤。]
4.D　[由題圖知，周期T＝0.2 s，振幅A＝0.2 m，故A、B錯誤；0.1 s末質點經過平衡位置，運動速度最大，故C錯誤；0.2 s末質點的位移為零，可知質點回到平衡位置，故D正確。]
5.C　[由振動圖像可知，彈簧振子的振動周期為2.0 s，頻率為f＝＝0.5 Hz，A錯誤；由圖像可知，彈簧振子的振幅為0.2 m，B錯誤；在0～0.5 s內，彈簧振子的位移逐漸增大，速度逐漸減小，動能逐漸減小，C正確；由振動圖像可知，t＝0.5 s與t＝1.5 s時，振子的位移大小相等，方向相反，D錯誤。]
6.B　[由于兩段光滑圓弧所對應的圓心角均小于5°，兩球在圓弧上的運動可看成等效單擺，等效擺長等于圓弧的半徑，則A、B兩球的運動周期分別為TA＝2π，TB＝2π，兩球第一次到達O點的時間分別為tA＝TA＝，tB＝TB＝，由于R17.C　[由題圖乙可知，振幅為A＝2 cm，由于小球到達最高點時，彈簧處于原長，所以彈簧的最大伸長量為2A＝4 cm，A錯誤；t＝0.2 s時，彈簧處于原長，彈簧的彈性勢能最小，為零，B錯誤；t＝0.2 s到t＝0.6 s內，小球由最高點向最低點運動，小球的重力勢能逐漸減小，C正確；t＝0時小球經過平衡位置沿斜面向上運動，t＝0.4 s時小球經過平衡位置沿斜面向下運動，回復力方向都為沿斜面向下，根據動量定理可知回復力的沖量不為零，D錯誤。]
8.BC　[0.17 s包含的周期數N＝＝＝6 ，即0.17 s末振子處在平衡位置左側且正在向平衡位置運動，也就是正在向右加速運動，速度增大，動能增大，由于位移減小，所以加速度減小，故A、D錯誤，B、C正確。]
9.BD　[如圖，假設彈簧振子在水平方向BC之間振動
若振子開始先向右振動，振子的振動周期為
T＝4×s＝18 s
若振子開始先向左振動，設振子的振動周期為T′，則
＋＝4 s
解得T′＝6 s，故B、D正確。]
10.ABC　[由圖看出，兩個單擺的周期相同，同一地點g相同，由單擺的周期公式T＝2π可知，甲、乙兩單擺的擺長l相等，故A正確；甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長相等，質量也相等，所以甲擺的機械能比乙擺大，故B正確；在t＝1.2 s時，乙擺向位移最大處運動，做減速運動，甲擺向平衡位置運動，做加速運動，故C正確；根據單擺的周期公式T＝2π可知，擺長未知，無法求出當地的重力加速度，故D錯誤。 ]
11.(1)19.20　(2)9.86
解析　(1)用游標卡尺測量擺球直徑
d＝19 mm＋0.02 mm×10＝19.20 mm。
(2)單擺的擺長為l＝990.1 mm＋×19.20 mm＝999.7 mm
根據T＝2π可得g＝
代入數據得g＝ m/s2＝9.86 m/s2。
12.(1)e　利用g＝計算當地重力加速度　(2)C　(3)AC
解析　(1)擺線長度與擺球半徑之和是單擺的擺長，由實驗步驟可知，步驟e錯誤，單擺擺長為l＝L＋
由單擺周期公式T＝2π
解得重力加速度g＝＝。
(2)根據g＝，變形可得L＝T2－
把擺線長度L作為擺長，當T＝0時L＝－，則L－T2圖像在橫軸上有截距，由圖示圖像可知，C正確，A、B、D錯誤。
(3)適當加長擺線可以使周期大些，減小擺長與周期的測量誤差，從而減小實驗誤差，故A正確；為減小阻力對實驗的影響，質量相同，體積不同的擺球，應選用體積較小的，故B錯誤；單擺在小擺角下的擺動為簡諧運動，單擺偏離平衡位置的角度不能太大，故C正確；當單擺經過平衡位置時開始計時，經過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期，測量的偶然誤差較大，從而使實驗誤差較大，故D錯誤。
13.(1)x＝0.08sin(πt＋) m　(2)1.6 m
解析　(1)簡諧運動振動方程的一般表達式為x＝Asin(ωt＋φ0)
根據題給條件有A＝0.08 m
ω＝2πf＝2π×0.5 rad/s＝π rad/s
所以x＝0.08sin(πt＋φ0)m
將t＝0時，x0＝0.08 m代入解得φ0＝
故振動方程為x＝0.08sin(πt＋)m。
(2)周期為T＝＝2 s，故10 s內通過的路程是
s＝×4A＝×4×0.08 m＝1.6 m。
14.(1)x＝2sin cm　(2)－1.414 cm　(3)34 cm　2 cm
解析　(1)由題圖圖像知，A＝2 cm，T＝2×10－2 s，φ0＝－
則ω＝＝100π rad/s
則表達式為x＝2sin cm。
(2)把t＝0.25×10－2 s代入表達式有
x＝2sin cm≈－1.414 cm。
(3)Δt＝8.5×10－2 s＝T，所以通過的路程為
s＝×4A＝17A＝17×2 cm＝34 cm。
把t＝8.5×10－2 s代入表達式得x′＝2sin 8π cm＝0，即此時質點在平衡位置，這段時間內的位移大小為Δx＝x′－x0＝2 cm。
15.(1)x＝(n＝0，1，2，…)　(2)
解析　(1)設A、P間距離為x，小滑塊做勻速直線運動的往返時間為t1
則t1＝
設單擺做簡諧運動回到O點且向左運動所需時間為t2，則
t2＝＋nT(n＝0，1，2，…)，其中T＝2π
由題意可知t1＝t2
所以＝＋nT(n＝0，1，2，…)
解得x＝(n＝0，1，2，…)。
(2)由(1)知，當n＝0時，A、P間的距離最小，為xmin＝。(共32張PPT)
章末測評驗收卷(二)
(時間：75分鐘　滿分：100分)
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1.關于簡諧運動，下列說法正確的是(　　)
A.簡諧運動一定是水平方向的運動
B.所有的振動都可以看作簡諧運動
C.物體做簡諧運動時一定可以得到正弦曲線形的軌跡線
D.只要振動圖像是正弦曲線，物體一定做簡諧運動
D
解析　簡諧運動并不一定在水平方向上，各個方向都可以，故選項A錯誤；回復力滿足F＝－kx的振動才是簡諧運動，故選項B錯誤；簡諧運動的振動圖像是正弦曲線，但簡諧運動的軌跡并不是正弦曲線，故選項C錯誤；物體的振動圖像是正弦曲線，該振動一定是簡諧運動，故選項D正確。
2.蜘蛛捕食是依靠昆蟲落在絲網上引起的振動準確判斷昆蟲的方位。已知絲網固有頻率為f0，某昆蟲掉落在絲網上掙扎時振動頻率為f，則該昆蟲落在絲網上時(　　)
A.f增大，則絲網振幅增大 B.f減小，則絲網振幅減小
C.昆蟲引起絲網振動的頻率為f0 D.絲網和昆蟲掙扎振動周期相同
解析　昆蟲落在絲網上時，絲網做受迫振動，則絲網和昆蟲掙扎振動周期相同，因不知道f與f0的大小關系，則不能判斷絲網振幅的變化，故選項D正確，A、B、C錯誤。
D
3.如圖所示是兩人合作模擬振動曲線的記錄裝置。先在白紙中央畫一條直線OO1使它平行于紙的長邊，作為圖像的橫坐標軸。一個人用手使鉛筆尖的白紙上沿垂直于OO1的方向振動，另一個人沿OO1的方向勻速拖動白紙，紙上就畫出了一條描述筆尖振動情況的x－t圖像。下列說法正確的是(　　)
C
A.白紙上OO1軸上的坐標代表速度
B.白紙上與OO1垂直的坐標代表振幅
C.勻速拖動白紙是為了保證時間均勻變化
D.拖動白紙的速度增大，可使筆尖振動周期變長
D
4.如圖所示為某質點做簡諧運動的振動圖像，則關于該質點的振動情況，下列說法正確的是(　　)
A.周期T＝0.1 s
B.振幅A＝0.4 m
C.0.1 s末質點運動速度為0
D.0.2 s末質點回到平衡位置
解析　由題圖知，周期T＝0.2 s，振幅A＝0.2 m，故A、B錯誤；0.1 s末質點經過平衡位置，運動速度最大，故C錯誤；0.2 s末質點的位移為零，可知質點回到平衡位置，故D正確。
5.如圖甲所示，一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動，以豎直向上為正方向，彈簧振子的振動圖像如圖乙所示，則彈簧振子(　　)
C
A.頻率為2.0 Hz
B.振幅為0.4 m
C.0～0.5 s內，動能逐漸減小
D.t＝0.5 s與t＝1.5 s時，振子的位移相同
6.如圖所示，兩段光滑圓弧軌道半徑分別為R1和R2，圓心分別為O1和O2，所對應的圓心角均小于5°，在最低點O平滑連接。M點和N點分別位于O點左右兩側，MO的距離小于NO的距離。現分別將位于M點和N點的兩個小球A和B(均可視為質點)同時由靜止釋放。關于兩小球第一次相遇點的位置，下列判斷正確的是(　　)
B
A.恰好在O點
B.一定在O點的右側
C.一定在O點的左側
D.條件不足，無法確定
C
7.如圖甲所示，金屬小球用輕彈簧連接在固定的光滑斜面頂端。小球在斜面上做簡諧運動，到達最高點時，彈簧處于原長。取沿斜面向上為正方向，小球的振動圖像如圖乙所示。則(　　)
A.彈簧的最大伸長量為4 m
B.t＝0.2 s時，彈簧的彈性勢能最大
C.t＝0.2 s到t＝0.6 s內，小球的重力
勢能逐漸減小
D.t＝0到t＝0.4 s內，回復力的沖量為零
解析　由題圖乙可知，振幅為A＝2 cm，由于小球到達最高點時，彈簧處于原長，所以彈簧的最大伸長量為2A＝4 cm，A錯誤；t＝0.2 s時，彈簧處于原長，彈簧的彈性勢能最小，為零，B錯誤；t＝0.2 s到t＝0.6 s內，小球由最高點向最低點運動，小球的重力勢能逐漸減小，C正確；t＝0時小球經過平衡位置沿斜面向上運動，t＝0.4 s時小球經過平衡位置沿斜面向下運動，回復力方向都為沿斜面向下，根據動量定理可知回復力的沖量不為零，D錯誤。
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.一個沿水平方向做簡諧運動的彈簧振子的振動周期是0.025 s，若振子從平衡位置開始向右運動，在0.17 s末，振子的運動情況是(　　)
A.正在向左做減速運動 B.正在向右做加速運動
C.加速度正在減小 D.動能正在減小
BC
9.彈簧振子做簡諧運動，若從平衡位置O開始計時，經過4 s振子第一次經過P點，又經過了1 s，振子第二次經過P點，則該簡諧運動的周期為(　　)
A.5 s B.6 s C.14 s D.18 s
BD
解析　如圖，假設彈簧振子在水平方向BC之間振動
10.如圖是同一地點質量相同的兩單擺甲、乙的振動圖像，下列說法中正確的是(　 　)
A.甲、乙兩單擺的擺長相等
B.甲擺的機械能比乙擺大
C.在t＝1.2 s時，乙擺在做減速運動，甲擺在做加速運動
D.由圖像可以求出當地的重力加速度
ABC
三、非選擇題(本題5小題，共54分)
11.(7分)某實驗小組用單擺測量重力加速度。所用實驗器材有擺球、長度可調的輕質擺線、刻度尺、50分度的游標卡尺、攝像裝置等。
(1)用游標卡尺測量擺球直徑d。當量爪并攏時，游標尺和主尺的零刻度線對齊。放置擺球后游標卡尺示數如圖甲所示，則擺球的直徑d為________mm。
(2)用擺線和擺球組成單擺，如圖乙所示。當擺線長度l＝990.1 mm時，記錄并分析單擺的振動視頻，得到單擺的振動周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g為________m/s2(保留3位有效數字)。
答案　(1)19.20　(2)9.86
解析　(1)用游標卡尺測量擺球直徑
d＝19 mm＋0.02 mm×10＝19.20 mm。
(1)在上述步驟中，錯誤的是________(寫出該步驟的字母)；改正后正確的應該是：_______________________________________________________________。
(2)該同學為了減少誤差，利用上述未改正錯誤測量中的多組實驗數據做出了
L－T2圖像，該圖像對應下圖中的________圖。
(3)在“用單擺測定重力加速度”的正確實驗中，下列做法有利于減小實驗誤差的是________。
A.適當加長擺線
B.質量相同，體積不同的擺球，應選用體積較大的
C.單擺偏離平衡位置的角度不能太大
D.當單擺經過平衡位置時開始計時，經過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期
(3)適當加長擺線可以使周期大些，減小擺長與周期的測量誤差，從而減小實驗誤差，故A正確；為減小阻力對實驗的影響，質量相同，體積不同的擺球，應選用體積較小的，故B錯誤；單擺在小擺角下的擺動為簡諧運動，單擺偏離平衡位置的角度不能太大，故C正確；當單擺經過平衡位置時開始計時，經過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期，測量的偶然誤差較大，從而使實驗誤差較大，故D錯誤。
13.(10分)一物體沿x軸做簡諧運動，振幅為8 cm，頻率為0.5 Hz，在t＝0時，位移是8 cm。
(1)試寫出用正弦函數表示的振動方程；
(2)求10 s內物體通過的路程。
所以x＝0.08sin(πt＋φ0)m
14.(14分)一水平彈簧振子做簡諧運動，其位移與時間的關系如圖所示。求：
(1)寫出該簡諧運動的表達式；
(2)t＝0.25×10－2 s時的位移；
(3)從t＝0到t＝8.5×10－2 s的時間內，質點的路程、位移各為多大？
15.(14分)擺長為l的單擺在平衡位置O的左右做擺角小于5°的簡諧運動，當擺球經過平衡位置O(O在A點正上方)向右運動的同時，另一個以速度v在光滑水平面運動的小滑塊，恰好經過A點向右運動，如圖所示，小滑塊與豎直墻面P碰撞后以原來的速率返回，略去碰撞所用的時間，重力加速度為g，試問：
(1)A、P間的距離滿足什么條件，才能使小滑塊剛好返回A點時，擺球也同時到達O點且向左運動？
(2)在(1)的條件下，A、P間的最小距離是多少？

展開更多......

收起↑