第11章机械振动学业质量标准检测教师用书含新题.docx
- 文档编号:8755243
- 上传时间:2023-05-14
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:70.33KB
第11章机械振动学业质量标准检测教师用书含新题.docx
《第11章机械振动学业质量标准检测教师用书含新题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第11章机械振动学业质量标准检测教师用书含新题.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第11章机械振动学业质量标准检测教师用书含新题
第十一章 学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~6小题只有一个选项符合题目要求,第7~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.质点运动的位移x与时间t的关系如下列选项图所示,其中不属于机械振动的是( D )
解析:
机械振动是指在平衡位置附近的往复运动,A、B、C项属于机械振动;D图中质点运动一段时间就趋于静止了,D项不属于机械振动。
2.做简谐运动的物体,其位移随时间的变化规律为x=2sin(50πt+
)cm,则下列说法正确的是( D )
A.它的振幅为4cm
B.它的周期为0.02s
C.它的初相位是
D.它在
周期内通过的路程可能是2
cm
解析:
对照简谐运动的一般表达式x=Asin(
t+φ)知A=2cm,T=0.04s,φ=
,故ABC错;由表达式可以看出振动物体从相位为
到相位为
这
周期内通过的路程为
A,故D正确。
3.如图所示,将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离Δx,释放后振子在AB间振动。
设AB=20cm,振子由A到B时间为0.1s,则下列说法正确的是( C )
A.振子的振幅为20cm,周期为0.2s
B.振子在A、B两处受到的回复力分别为kΔx+mg与kΔx-mg
C.振子在A、B两处受到的回复力大小都是kΔx
D.振子一次全振动通过的路程是20cm
解析:
AB之间距离为20cm,所以振幅为10cm,选项A错误;由F=-kx可知,在A、B两处回复力大小都为kΔx,选项B错误,选项C正确;完成一次全振动振子通过的路程为40cm,选项D错误。
4.(2019·吉林省八校高二下学期期中联考)一个在y方向上做简谐运动的物体,其振动图象如图所示。
下列关于图
(1)~(4)的判断正确的是(选项中v、F、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)( C )
A.图
(1)可作为该物体的v-t图象
B.图
(2)可作为该物体的F-t图象
C.图(3)可作为该物体的F-t图象
D.图(4)可作为该物体的a-t图象
解析:
因为F=-kx,a=-
,故图(3)可作为F-t、a-t图象;而v随x增大而减小,故v-t图象应为图
(2)。
5.(2019·浙江省诺丁汉大学附中高二下学期期末)如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子,转动摇把,曲轴可带动弹簧振子上、下振动。
开始时不转动摇把,让振子自由振动,测得其频率为2Hz。
现匀速转动摇把,转速为240r/min。
则( D )
A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5s
B.当振子稳定振动时,它的振动频率是2Hz
C.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大
D.当转速减小时,弹簧振子的振幅增大
解析:
摇把的转速为n=240r/min=4r/s,它的周期T=
=
s=0.25s;转动摇把时,振子做受迫振动,振动周期等于驱动力的周期,当振子稳定振动时,它的振动周期是0.25s,频率为f=
=4Hz,A、B错误;摇把转动的周期与弹簧振子固有周期相差越小,振子的振幅越大,并不是转速越大,弹簧振子的振幅就越大,故C错误;当转速减小时,弹簧振子的受迫振动周期渐渐接近振子的固有周期,所以弹簧的振幅增大,故D正确。
6.(2019·河南师范大学附中高二下学期检测)
如图所示,MN为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分,把小球A放在MN的圆心处,再把另一小球B放在MN上离最低点C很近的B处,今使两球同时自由释放,则在不计空气阻力时有( A )
A.A球先到达C点
B.B球先到达C点
C.两球同时到达C点
D.无法确定哪一个球先到达C点
解析:
由单摆周期公式可求B球到达O点的时间:
t1=
=
×2π
=
,对A球,据R=
gt2得;t2=
,t1>t2,故A先到达C点,A正确。
7.如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则( ABD )
A.甲、乙两个单摆的振幅分别为2cm、1cm
B.甲、乙两个单摆的机械能可能相等
C.前2s内甲乙两个摆球的加速度均为正值
D.第2s末甲的速度达到最大,乙的加速度达到最大
解析:
根据振动图象可知,甲、乙两个单摆的振幅分别为2cm、1cm,选项A正确;摆球的质量未知,故甲、乙两个单摆的机械能可能相等,选项B正确;前2s内甲的加速度为负值,选项C错误;单摆位于平衡位置时速度最大,位于最大位移处时,加速度最大,选项D正确。
综上本题选A、B、D。
8.(2019·北京师大附中高二下学期期中)一洗衣机,当脱水桶转的很快时,机身振动并不强烈,而切断电源,转动逐渐减慢直到停下来的过程中,在某一时刻t时,机身反而会发生强烈振动,此后脱水桶转速继续减慢,机身的振动也随之减弱,对于这一现象,下列说法正确的是( BD )
A.正常工作时,洗衣机驱动力的频率比洗衣机固有频率小
B.正常工作时,洗衣机驱动力的频率比洗衣机固有频率大
C.正常工作时,洗衣机驱动力的频率等于洗衣机固有频率
D.当洗衣机振动最剧烈时,驱动力的频率等于洗衣机固有频率
解析:
正常工作时,洗衣机驱动力的频率比洗衣机的固有频率大,洗衣机脱水桶转动的越来越慢时,做受迫振动的频率在减小,当减小到跟洗衣机的固有频率相等时,发生共振,振动最强烈,然后受迫振动的频率继续减小,远离固有频率,振动又减弱,故AC错误,BD正确。
9.如图所示是用频闪照相的方法拍摄到的一个弹簧振子的振动情况,图甲是振子静止在平衡位置时的照片,图乙是振子被拉到左侧距平衡位置20cm处放手后向右运动
周期内的频闪照片,已知频闪的频率为10Hz,则下列说法正确的是( BC )
A.该振子振动的周期为1.6s
B.该振子振动的周期为1.2s
C.振子在该
周期内做加速度逐渐减小的变加速运动
D.从图乙可以看出再经过0.2s振子将运动到平衡位置右侧10cm处
解析:
相邻两次频闪的时间间隔Δt=
=
s=0.1s,由题图乙可知3Δt=
,则振子振动的周期为T=1.2s,选项B对,A错;振子在该
周期内受到弹簧的弹力逐渐减小,加速度减小,选项C对;由振动方程x=20sin
tcm,当t=0.2s,x=10
cm,选项D错。
10.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法正确的是( ABC )
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则两次摆长之比l1l2=254
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1m
D.若摆长均为1m,则图线Ⅰ是在地球上完成的
解析:
图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等,从图线上可以看出,两单摆的固有频率,f1=0.2Hz,f2=0.5Hz,根据周期公式可得f=
=
,当两单摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时,g越大,f越大,由于月球上的重力加速度比地球上的小,所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线,选项A正确;若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则g相同,两次摆长之比l1l2=
=254,所以选项B正确;图线Ⅱ若是在地球上完成的,将g=9.8m/s2和f2=0.5Hz代入频率的计算公式可解得l2≈1m,所以选项C正确,D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共2小题,共14分。
把答案直接填在横线上)
11.(6分)某台心电图仪的出纸速度(纸带移动的速度)为2.5cm/s,医院进行体检时记录下某人的心电图如图所示,已知图纸上每小格边长为5mm。
设在每分钟内人的心脏搏动次数为人的心率,则此人的心率约为75次/min(保留两位有效数字)。
解析:
在心电图中用横线表示时间,由图可知,心脏每跳一次的时间为t=
=
s=0.8s.此人的心率为
×60=75(次/min)
12.(8分)做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)为测量单摆的摆动周期,测量时刻应从摆球经过平衡位置时开始计时;某次测定了40次全振动的时间如图中秒表所示,那么秒表读数是75.2s。
(2)改变摆长l,共测定了6组摆长l和对应的周期T。
为了求出当地的重力加速度g,3位同学提出了3种不同的处理方法:
A.从测定的6组对应值中任意选取1组,用公式g=
求出g作为测量值
B.先分别求出6个l值的平均值
和6个T值的平均值
,再用公式g=
求出g作为测量值
C.先用6组l和T的值,用公式g=
求出6个对应的g值,再求这6个值的平均值作为测量值
以上3种方法中,错误的是B,其余正确方法中,偶然误差最大的是A(填入相应的字母)。
(3)
某同学只测量了悬点到球间摆线的长度L,测得多组L和对应的周期T,画出如图所示的L-T2图线,并在图线上选取了A、B两个点,其坐标如图所示。
据此可得计算重力加速度的表达式为g=
。
该同学测摆长时漏加了小球半径,而其它测量、计算均无误,则用上述方法算得的g值和真实值相比是不变的(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析:
(1)秒表的读数t=60s+15.2s=75.2s
(2)为减小偶然误差,应将测得的6组周期T和摆长L,分别代入g=
求出6个对应的g值,再算出g的平均值,即为当地的重力加速度的值。
故题中所给的3种处理方法中,C选项最合理,A选项偶然误差最大,B选项错误。
(3)由单摆周期公式T=2π
,
可得L=
T2,那么图中直线的斜率k=
所以g=4π2k
又k=
,得
g=
由上式可看出,测摆长时漏加小球半径,对实验结果无影响。
三、论述·计算题(共4小题,共46分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)
正在修建的房顶上固定的一根不可伸长的细线垂到三楼窗沿下,某同学应用单摆原理测量窗的上沿到房顶的高度,先将线的下端系上一个小球,发现当小球静止时,细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直,他打开窗子,让小球在垂直于墙的竖直平面内摆动,如图所示,从小球第1次通过图中的B点开始计时,第21次通过B点时用30s;球在最低点B时,球心到窗上沿的距离为1m,当地重力加速度g取π2(m/s2);根据以上数据求房顶到窗上沿的高度。
答案:
3.0m
解析:
T=
=3.0s,T=
+
=
(2π
+2π
),解得h=3.0m
14.(11分)(2019·山东东营市高三模拟)一水平弹簧振子做简谐运动,其位移和时间关系如图所示。
(1)求t=0.25×10-2s时的位移。
(2)在t=1.5×10-2s到t′=2×10-2s的时间内,质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化?
(3)从t=0到t=8.5×10-2s的时间内,质点的路程为多大?
答案:
(1)-1.414cm
(2)见解析 (3)34cm
解析:
(1)由题图可知T=2×10-2s,
则ω=
=100πrad/s
则简谐运动的表达式为
x=-Acosωt=-2cos100πtcm
x=-2cos(100π×0.25×10-2)cm≈-1.414cm。
(2)在t=1.5×10-2s到t′=2×10-2s的时间内,质点的位移、回复力、势能都增大,速度、动能均减小。
(3)因振动是变速运动,因此只能利用其周期性求解,即一个周期内通过的路程为4个振幅。
因为Δt=8.5×10-2s=
T
路程s=4A×
=17A=17×2cm=34cm。
15.(12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。
答案:
Ff=-
x
解析:
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)a①
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′②
对A有Ff=mAa′③
由①②③式得Ff=-
x
16.(13分)(2019·黑龙江鹤岗一中高二下学期月考)将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,图甲中O点为单摆的悬点,现将小球(可视为质点)拉到A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动,其中B点为运动中最低位置。
∠AOB=∠COB=α,α小于10°且是未知量,图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,据力学规律和题中信息(g取10m/s2),求:
(1)单摆的周期和摆长;
(2)摆球质量及摆动过程中的最大速度。
答案:
(1)0.4πs 0.4m
(2)0.05kg 0.283m/s
解析:
(1)由图乙可知:
单摆周期T=0.4πs
由公式T=2π
可求得摆长l=0.4m。
(2)mgcosα=Fmin=0.495N
mg(l-lcosα)=
mv
Fmax-mg=m
解得m=0.05kg,vm≈0.283m/s。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 11 机械振动 学业 质量标准 检测 教师 用书含新题