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- 2021-05-25 发布
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第一章 机械振动
章末检测试卷
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分)
1.(多选)关于做简谐运动的物体完成一次全振动的意义,有以下几种说法,其中正确的是( )
A.回复力第一次恢复为原来的大小和方向所经历的过程
B.位移和速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程
C.动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程
D.速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程
答案 BD
2.下列说法正确的是( )
A.摆钟走时快了必须调短摆长,才可能使其走时准确
B.火车过桥要减速慢行,是为了防止火车因共振而倾覆
C.挑水时为了防止水从水桶中荡出,可以加快或减慢走路的步频
D.在连续均匀的海浪冲击下,停在海面上的小船上下振动,是共振现象
答案 C
解析 摆钟走时快了说明摆的周期变短了,需要增大单摆的周期,根据单摆的周期公式T=2π可知,必须增大摆长,才可能使其走时准确,故A错误;火车过桥时要减速是为了防止桥车发生共振,不是防止火车发生共振,故B错误;挑水的人由于行走,使扁担和水桶上下振动,当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时,发生共振,水桶中的水溢出,挑水时为了防止水从水桶中荡出,可以加快或减慢走路的步频,故C正确;停在海面上的小船上下振动,是受迫振动,故D错误.
3.(多选)如图1所示,A、B、C三个小钢球的质量分别为2m、m、m,A球振动后,通过张紧的水平细绳给其他各摆施加驱动力,当B、C振动达到稳定时,下列说法正确的是( )
图1
A.B的振动周期最大
9
B.C的振幅比B的振幅小
C.C的振幅比B的振幅大
D.A、B、C的振动周期相等
答案 CD
解析 由题意知,A做自由振动,振动周期就等于其固有周期,而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期,所以三个单摆的振动周期相等,故A错误,D正确;由于C、A的摆长相等,则C的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅比B的振幅大,故C正确,B错误.
4.如图2所示为某质点在0~4s内的振动图像,则( )
图2
A.质点振动的振幅是2m,质点振动的频率为4Hz
B.质点在4s末的位移为8m
C.质点在4s内的路程为8m
D.质点在t=1s到t=3s的时间内,速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向,且速度先增大后减小
答案 C
解析 由题图可知振动的振幅A=2m,周期T=4s,则频率f==0.25Hz,选项A错误;振动质点的位移是质点离开平衡位置的位移,4s末的位移为零,选项B错误;路程s=4A=8m,选项C正确;质点从t=1s到t=3s的时间内,一直沿x轴负方向运动,选项D错误.
5.某同学在研究单摆的受迫振动时,得到如图3所示的共振曲线.横轴表示驱动力的频率,纵轴表示稳定时单摆振动的振幅.已知重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
图3
A.由图中数据可以估算出单摆的摆长
B.由图中数据可以估算出摆球的质量
C.由图中数据可以估算出摆球的最大动能
D.如果增大该单摆的摆长,则曲线的峰将向右移动
9
答案 A
解析 从单摆的共振曲线可以得出单摆的固有频率,单摆的固有频率等于振幅最大时的驱动力的频率,根据单摆的频率可以计算出单摆的周期,根据单摆的周期公式可以估算出单摆的摆长,选项A正确;从单摆的周期无法计算出单摆的摆球质量和摆球的最大动能,选项B、C错误;如果增大单摆的摆长,单摆的周期增大,频率减小,曲线的峰将向左移动,选项D错误.
6.(多选)某单摆原来的周期为T,下列哪些情况会使单摆周期发生变化( )
A.摆长减为原来的
B.摆球的质量减为原来的
C.振幅减为原来的
D.重力加速度减为原来的
答案 AD
解析 由单摆周期公式可知周期仅与摆长、重力加速度有关,故A、D正确.
7.(多选)如图4甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动.取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
图4
A.t=0.8s时,振子的速度方向向左
B.t=0.2s时,振子在O点右侧6cm处
C.t=0.4s和t=1.2s时,振子的加速度完全相同
D.t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子的加速度逐渐减小
答案 ABD
解析 从t=0.8 s时起,再过一段微小的时间,振子的位移为负值,因为取向右为正方向,故t=0.8 s时,速度方向向左,A正确;由题中图像得振子的位移x=12sint cm,故t=0.2 s时,x=6 cm,故B正确;t=0.4 s和t=1.2 s时,振子的位移方向相反,由a=知,加速度方向相反,C错误;t=0.4 s到t=0.8 s的时间内,振子的位移逐渐变小,故振子逐渐靠近平衡位置,其加速度逐渐变小,故D正确.
8.如图5所示,两段光滑圆弧轨道半径分别为R1和R2,圆心分别为O1和O2
9
,所对应的圆心角均小于5°,在最低点O平滑连接.M点和N点分别位于O点左右两侧,MO的距离小于NO的距离.现分别将位于M点和N点的两个小球A和B(均可视为质点)同时由静止释放.关于两小球第一次相遇点的位置,下列判断正确的是( )
图5
A.恰好在O点
B.一定在O点的左侧
C.一定在O点的右侧
D.条件不足,无法确定
答案 C
解析 据题意,两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于5°,把两球在圆弧上的运动看做等效单摆,等效摆长等于圆弧的半径,则A、B两球的运动周期分别为TA=2π,TB=2π,两球第一次到达O点的时间分别为tA=TA=,tB=TB=,由于R1
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