第十一章 机械振动 自测卷 Word版含解析

2020-2021学年高二物理人教版选修3-4
机械振动
1.弹簧振子的振幅增大为原来的2倍时，下列说法正确的是( )
A.周期增大为原来的2倍 B.周期减小为原来的
C.周期不变 D.以上说法都不正确
2.下列说法正确的是( )
A.洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B.鼓手随音乐敲击鼓面时，鼓面的振动是自由振动
C.为了防止桥梁发生共振而坍塌，部队要齐步通过桥梁
D.较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
3.下列振动属于受迫振动的是( )
A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动
B.打点计时器接通电源后，振针的振动
C.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动
D.弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动
4.在如图所示的振动图像中，在1~3 s的时间范围内，下列时刻中振动物体的动能和势能之和最大的是( )
A.1.2 s B.2.0 s C.2.5 s D.3.0 s
5.如图甲所示是演示简谐运动的装置，当漏斗下面的薄木板N被匀速地拉出时，振动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系。板上的直线代表时间轴，图乙是两个摆中的沙在各自板上形成的曲线，若板和板拉动的速度和的关系为，则板上曲线所代表的周期和的关系为( )
A. B. C. D.
6.在盛沙的漏斗下面放一木板，让漏斗左右摆动起来，同时其中细沙匀速流出，经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况，不考虑空气阻力，则沙堆的剖面应是( )
A. B.
C. D.
7.一个做简谐振动的弹簧振子，时位于平衡位置，其机械能随时间变化的图像应为( )
A. B.
C. D.
8.有一个沿y轴方向做简谐运动的物体，其振动图像如图甲所示。对图乙所给的（1）~（4）的判断正确的是( )
A.图（1）可作为该物体的速度——时间图像
B.图（2）可作为该物体的回复力——时间图像
C.图（3）可作为该物体的回复力——时间图像
D.图（4）可作为该物体的加速度——时间图像
9.某弹簧振子沿x轴的简谐振动图像如图所示，下列描述正确的是( )
A．t=1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B．t=2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
C．t=3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零
D．t=4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
10.如图所示，在两根等长的细线下悬挂一个小球（体积可忽略），组成了所谓的双线摆，若细线长均为，两线与天花板的夹角均为α，当小球垂直纸面做简谐运动时，周期为( )
A. B. C. D.
11.下列关于机械振动的有关说法正确的是( )
A.简谐运动的回复力是按效果命名的力
B.振动图像描述的是振动质点的轨迹
C.受迫振动的频率等于驱动力的频率
D.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，振幅最大
12.一个弹簧振子做简谐运动，若从平衡位置开始计时，经过3 s时，振子第一次到达P点，又经过2 s第二次经过P点，则该弹簧振子的振动周期可能为( )
A.32 s B.16 s C.8 s D.
13.如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为。时刻，一小球从距物块h高处自由落下；时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小。以下判断正确的是( )
A. B.简谐运动的周期是0.8 s
C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.时，物块与小球运动方向相反
14.如图所示，分别为单摆做简谐运动时摆球的不同位置。其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线。以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中( )
A.位于B处时动能最大 B.位于A处时势能最大
C.在位置A的势能大于在位置B的动能 D.在位置B的机械能大于在位置A的机械能
15.把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示，已知增大电压，可使偏心轮转速提高。增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下电动偏心轮转速是42 r/min。为了使筛子的振幅增大，下列做法正确的是( )
A.提高输入电压 B.降低输入电压 C.增加筛子质量 D.减少筛子质量
答案以及解析
1.答案：C
解析：弹簧振子的周期只与弹簧的劲度系数和振子的质量有关，与其他量无关。故选C。
2.答案：D
解析：正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，所以洗衣机工作时机壳的振动频率大于其固有频率，故A错误；鼓手随音乐敲击鼓面时，鼓面的振动是受迫振动，故B错误；部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是避免使桥发生共振，故C错误；较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确。
3.答案：B
解析：受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B正确，AC是阻尼振动，D是简谐运动，ACD错误。
4.答案：A
解析：随着阻力的作用，机械能损失越来越多，故时刻最早，能量最大，A正确。
5.答案：D
解析：，则木板运动题图乙中虚线间距离所用的时间是木板运动相同距离所用的时间的两倍，即。由题图乙可知，，则，故D正确，ABC错误。
6.答案：B
解析：漏斗在最底端运动速度最快，细沙漏到地面上的最少，两端漏斗速度为零，细沙漏到地面上的最多，故选项B正确。
7.答案：D
解析：简谐振动的弹簧振子，只有弹簧弹力做功，系统动能和弹性势能相互转化，系统总的机械能不变，ABC错误，D正确。
8.答案：C
解析：做简谐运动的物体在平衡位置时速度最大，从平衡位置向正向最大位移处运动时速度减小，速度方向为正，则题图乙中的（1）不能作为速度时间图像，A错误；由简谐运动的动力学方程知，回复力的图像与位移图像的相位相反，可知B错误，C正确；由知，加速度的图像与位移图像的相位相反，可知D错误。
9.答案：A
解析：A.?t=1s时，振子位于正向最大位移处，振子的速度为零，加速度的方向指向平衡位置，所以加速度为负的最大值，故A正确；
B.?t=2s时，振子位于平衡位置正在向下运动，振子的速度最大，方向向下，加速度为0，故B错误；
C.?t=3s时，振子位于负向最大位移处，振子的速度为零，加速度最大，故C错误；
D.?t=4s时，振子位于平衡位置正在向上运动，振子的速度为正，加速度为0，故D错误。
故选：A。
10.答案：D
解析：这是一个变形的单摆，可以用单摆的周期公式计算，公式中的L是指质点到悬点（等效悬点）的距离，此题中单摆的等效摆长为，代入周期公式，可得，故选D。
11.答案：ACD
解析：做简谐运动的物体所受到的回复力是按力的作用效果命名的，故选项A正确；振动图像描述的是振动质点在不同时刻的位移或者说描述质点位移随时间的变化关系，而不是其实际的运动轨迹，故选项B错误；物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，故选项C正确；当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，系统达到共振，振幅最大，故选项D正确。
12.答案：BD
解析：本题易错之处是不明确开始时的振动方向而出现漏解现象。若从平衡位置O点开始向右振动，作出示意图如图1所示，则弹簧振子的振动周期为，故选项B正确。若振子从平衡位置O点开始向左振动，作出示意图如图2所示，设从P到O的时间为t，则有，解得，则周期为，故选项D正确。
13.答案：AB
解析：由知，小物块的振幅，所以振动周期，选项B正确；时，小球下落的高度，此时物块在负最大位移处，所以，选项A正确；0.6 s内物块的路程是0.3 m，选项C错误；0.4 s时物块经过平衡位置向下振动，与小球运动方向相同，选项D错误。
14.答案：BC
解析：单摆做简谐运动过程中，机械能守恒，在最高位置时重力势能最大，在最低位置时动能最大，故B正确，A错误；在B点，，故C正确，D错误。
15.答案：AC
解析：根据题意，在某电压下，电动偏心轮的转速是42 r/min，则，所以驱动力的频率，由题图乙可知筛子的固有频率为。由于驱动力的频率小于筛子的固有频率，故要使振幅变大，可以增加驱动力的频率，或减小筛子的固有频率，即可以提高输入电压或增加筛子的质量，AC正确。