高中物理机械振动检测题含答案Word文档下载推荐.docx
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6.如图所示,弹簧上面固定一质量为m的小球,小球在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当小球振动到最高点时弹簧正好为原长,则小球在振动过程中( )
A.小球最大动能应等于mgA
B.弹簧的弹性势能和小球动能总和保持不变
C.弹簧最大弹性势能等于2mgA
D.小球在最低点时的弹力大于2mg
7.如图所示,一轻弹簧上端固定,下端系在甲物体上,甲、乙间用一不可伸长的轻杆连接,已知甲、乙两物体质量均为m,且一起在竖直方向上做简谐振动的振幅为A(A>
).若在振动到达最高点时剪断轻杆,甲单独振动的振幅为A1,若在振动到达最低点时间剪断轻杆,甲单独振动的振幅为A2.则( )
A.
A2>A>A1
B.
A1>A>A2
C.
A>A2>A1
D.
A2>A1>A
8.如图所示,一质量为M的箱子B底部固定一根竖直放置劲度系数为k的弹簧,弹簧上端连接一质量为m的物体C,先将C物体下压一段距离释放,刚释放时弹簧形变量为Δx,释放后的运动过程中B物体未离开地面,以下说法正确的是( )
M质量一定大于m
C将做振幅为Δx的简谐振动
C运动过程中机械能守恒
D.若C振动周期为T,从释放开始,以竖直向下为正方向,箱子对地面的压力为(M+m)g+k(Δx-
)cos
t
9.一物体做受迫振动,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
10.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
11.如图所示,轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm,再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm,现将A、B间的细线烧断,使A在竖直平面内振动,则(弹簧始终在弹性限度内)( )
A.最大回复力为500N,振幅为5cm
B.最大回复力为200N,振幅为2cm
C.只减小A的质量,振动的振幅不变,周期变小
D.只减小B的质量,振动的振幅变小,周期不变
12.图1为一弹簧振子的示意图,弹簧的劲度系数k=40N/m,小球的质量m=0.1kg,O为平衡位置,B、C为小球离开O点的最远位置.取向右为正方向,从弹簧振子向右经过平衡位置开始计时,图2为它的振动图象.已知,当弹簧形变量为x时,弹簧的弹性势能为E=
kx2.在运动过程中( )
图1图2
A.小球离开平衡位置的最大距离为10cm
B.小球最大加速度为80m/s2
C.在t=0.2s时,小球的弹性势能为0.2J
D.小球离开平衡位置的距离为5cm时,速度大小为
m/s
二、实验题(本题共9个空格,每小题2分,共18分)
13.在探究“单摆的周期与摆长的关系”的实验中.
(1)下列措施中必要的或做法正确的是______
A.为了便于计时观察,单摆的摆角应尽量大些
B.摆线不能太短
C.摆球为密度较大的实心金属小球
D.测量周期时,单摆全振动的次数尽可能多些
E.实验中应换用不同质量的小球,以便于多测几组数据
(2)该同学利用该实验中所测得的数据测当地重力加速度,测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况,并将记录的结果描绘在如图所示的坐标系中.
a.画出该同学记录的T2-L图线.
b.图线的斜率为k,则用斜率k求重力加速度的表达式为g=____________.
14.
(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图1甲、乙所示.测量方法正确的是______(选填“甲”或“乙”).
图1
图2图3
(2)某同学用毫米刻度尺测得摆线长L0=945.8mm;
用游标卡尺测得摆球的直径如图2所示,则摆球直径d=______mm;
用秒表测得单摆完成n=40次全振动的时间如图3所示,则秒表的示数t=______s;
若用给定物理量符号表示当地的重力加速度g,则g=____________.
(3)若通过计算测得重力加速度g值偏小,其原因可能是______
A.测摆长时摆线拉的过紧
B.误将n次全振动记录为(n+1)次
C.开始计时时秒表提前按下
D.误将摆线长当成摆长,未加小球的半径
三、计算题(本大题有4个小题,共36分.在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写最后答案不得分.有数值计算的题,答案应明确写出数值和单位)
15.(4分)如图所示,A、B叠放在光滑水平地面上,B与自由长度为L0的轻弹簧相连,当系统振动时,A、B始终无相对滑动,已知mA=3m,mB=m,当振子距平衡位置的位移x=
时,系统的加速度为a,求A、B间摩擦力Ff与位移x的函数关系.
16.(8分)如图所示,质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起,木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连,它们一起在竖直方向上做简谐运动.在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上,设弹簧的劲度系数为k,当它们经过平衡位置时,A、B之间的静摩擦力大小为Ff0.当它们向下离开平衡位置的位移为x时,A、B间的静摩擦力为Ffx.细线对木块的摩擦不计.求:
(重力加速度为g)
(1)Ff0的大小;
(2)Ffx的大小.
17.(10分)如图所示,光滑水平面上放有一个弹簧振子,已知振子滑块的质量m=0.1kg,弹簧劲度系数为k=32N/m,将振子滑块从平衡位置O向左移4cm,由静止释放后在B、C间运动,设系统在B处时具有的弹性势能为5J,问:
(1)滑块的加速度的最大值am为多少?
(2)求滑块的最大速度vm
(3)滑块完成5次全振动时走过的路程s
18.(12分)如图(a)所示,在光滑的水平面上有甲、乙两辆小车,质量为30kg的小孩乘甲车以5m/s的速度水平向右匀速运动,甲车的质量为15kg,乙车静止于甲车滑行的前方,两车碰撞前后的位移随时间变化图象如图(b)所示.求:
(1)甲、乙两车碰撞后的速度大小;
(2)乙车的质量;
(3)为了避免甲、乙两车相撞,小孩至少以多大的水平速度从甲车跳到乙车上?
参考答案
1.D.
人体心脏的跳动,心脏位置不断改变,是机械运动,故A错误;
地球绕太阳运动,相对太阳的位置不断改变,是机械运动,故B错误;
小提琴琴弦的颤动,是机械振动,属于机械运动,故C错误;
电视信号的发送,是电磁波的传播,电磁波是场物质,不是宏观物体,故不是机械运动,故D正确
2.D.
机械振动具有往复的特性,可以重复地进行,小球在运动过程中,没有重复运动的路径,因此不是机械振动,当然也肯定不是简谐运动
3.B.
由图象可知,在t=0.1s时,质点位于平衡位置,t=0.15s时,质点到达负向最大位移处,因此在t=0.1~0.15s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.
4.B.
由题意,m1=50g时,T1=s=s;
m2=500g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<
T3<
T2,鸟的质量应满足m1<
m3<
m2,故选B.
5.B.
根据题意,以水平向右为坐标的正方向,振动周期是0.4s,振子从平衡位置开始向右运动,经过1.26s时,振子在3T
到3
T之间,因此振动正在向右减速运动到最大位置,振子正向右做减速运动,故B正确,A、C、D错误.
6.C.
小球在平衡位置kx0=mg,x0=A=
当到达平衡位置时,有mgA=
mv2+
kA2,A错.机械能守恒,是动能、重力势能和弹性势能之和保持不变,B错.从最高点到最低点,重力势能全部转化为弹性势能,Ep=2mgA,C对.最低点加速度等于最高点加速度g,据牛顿第二定律F-mg=mg,F=2mg,D错
7.B.
由F=kx知,弹簧的弹力是变力,所以在这个过程中物块做变加速运动,平均速度不等于
故A错误;
根据胡克定律,振子被拉到平衡位置O的右侧A处,此时拉力大小为F,则OA的位移x=
由于经过时间t后第一次到达平衡位置O处,所以这个过程中平均速度
=
故B正确,C、D错误
8.D.
由题,B始终没有离开地面,则弹簧对B的最大拉力是Mg,与物体C的质量没有必然的关系,所以不能判断出M质量一定大于m,故A错误;
物体C放上之后静止时:
设弹簧的压缩量为x0,
对物体C,有:
mg=kx0
当物体C从静止向下压缩Δx后释放,物体C就以原来的静止位置为中心上下做简谐运动,振幅A=Δx-x0,故B错误;
当物体C运动的过程中,除重力做功外,还由弹簧对C做功,所以C运动的过程中机械能不守恒,故C错误;
若C振动周期为T,则C振动的角频率:
ω=
C从最低点开始振动,选取向下为正方向,则C的振动方程为:
x=A·
cos
ωt=(Δx-
)·
cos
·
当物体C运动到位移为x时,设地面对框架B的支持力大小为F,
对框架B,有:
F=Mg+k(x+x0)=(M+m)g+kx=(M+m)g+k(Δx-
t.
所以,由牛顿第三定律得知框架B对地面的压力大小为(M+m)g+k(Δx-
t,故D正确
AC.
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.
10.AB
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.11.BD.
由题意知,轻质弹簧下只挂物体A,使弹簧伸长3cm时,A的位置为A振动时的平衡位置,再挂上重为200N的物体B时,弹簧又伸长了2cm,此时连接A、B的细线张力大小为200N,把该细线烧断瞬间,A的速度为零,具有向上的最大加速度,此时受到的回复力最大,为200N,距平衡位置的位移最大,为2cm,故A错误,B正确;
只减小A的质量,振动的幅度不变,而周期与振幅无关,所以周期不变,故C错误;
只减小B的质量,振动的幅度变小,而周期与振幅无关,所以周期不变,故D正确.
12.AC.
从图2得到振动的幅度为10cm,故A正确;
小球最大加速度为:
a=-
=-
m/s2=-40m/s2,故B错误;
在t=0.2s时,小球的弹性势能为:
E=
kx2=
×
40×
0.12=0.2J,故C正确;
根据机械能守恒定律,有:
kx
解得:
v=
m/s,故D错误;
故选A、C.
13.
(1)BCD
(2)a.
b.
解析:
(1)单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动,单摆的摆角不能太大,一般不超过5°
否则单摆将不做简谐运动,故A错误;
减小空气阻力的影响,摆球的直径应远小于摆线的长度,即线长要大些,同时选择密度较大的实心金属小球作为摆球,故B、C正确;
为了减小测量误差,应采用累积法测量周期,即测量单摆n次全振动的时间t,再用T=
求出周期,n越大,误差越小,故D正确;
单摆的周期与小球的质量无关,故E错误.
14.
(1)乙
(2)41.25 74.8
(3)CD
(1)游标卡尺测量小球的直径,应将小球卡在外爪的刀口上,故选乙;
(2)摆球的直径为41mm+0.05×
5mm=41.25mm,秒表的示数为t=60+14.8s=74.8s.
根据T=2π
得g=
.
(3)根据T=2π
得g=
测摆长时摆线拉的过紧,则摆长的测量值偏大,导致重力加速度测量值偏大,故A错误;
误将n次全振动记录为(n+1)次,则周期的测量值偏小,导致重力加速度测量值偏大,故B错误;
开始计时时秒表提前按下,则周期的测量值偏大,导致重力加速度测量值偏小,故C正确;
误将摆线长当成摆长,未加小球的半径,则摆长的测量值偏小,导致重力加速度测量值偏小,故D正确.
15.Ff=
设弹簧的劲度系数为k,以A、B整体为研究对象,系统在水平方向上做简谐运动,其中弹簧的弹力作为系统的回复力,所以对系统运动到距平衡位置
时,有k
=(mA+mB)a
由此可得k=
当系统的位移为x时,A、B间的静摩擦力为Ff,此时A、B具有共同加速度a′,对系统有
-kx=(mA+mB)a′①
k=
②
对A有Ff=mAa′③
由①②③结合得Ff=-
x
16.
(1)mg
(2)
+mg
(1)经过平衡位置时,回复力为0,对于A有:
Ff0=mg
(2)在平衡位置时
对于A、B组成的系统有:
kx0=(m+M)g
向下离开平衡位置的位移为x时
k(x0+x)-(m+M)g=(m+M)a
则kx=(m+M)a
对于A有:
Ffx-mg=ma
解得Ffx=ma+mg=
17.
(1)12.8m/s2
(2)10m/s (3)80cm
(1)在B点加速度最大,故:
kx=ma
a=
m/s2=12.8m/s2
(2)系统机械能守恒,故:
Epm=
mv
解得:
vm=
=10m/s
(3)滑块完成5次全振动时走过的路程:
s=5×
4
A=20
A=20×
4cm=80cm.
18.
(1)2t0
(2)
(1)滑块离开平衡位置以后,第二次到达平衡位置的时间间隔为半个周期.由图乙可知,振动周期的大小为2t0.
故该系统的振动周期的大小为2t0.
(2)由T=2π
得:
因为Ep=
kx2,振幅为A,所以最大弹性势能为Ep=
kA2,将k值代入
Ep=
故系统振动过程中弹簧的最大弹性势能为
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