人教版高中物理选修3-4测试题含答案解析全套

图2

A．左方，向右运动 B．左方，向左运动 C．右方，向右运动 D．右方，向左运动

解析：选D 甲第一次到达右方最大位移处时，t＝1.5 s，此时乙的位移为正值，且正在减小，故乙此时在平衡位臵右侧，且向左运动，D正确。

5．(多选)在用单摆测重力加速度的实验中，测得单摆偏角小于5°，实验中某学生所测g值偏大，其原因可能是( )

A．实验室离海平面太高 B．摆球太重

C．测出n次全振动时间为t，误作为(n＋1)次全振动时间进行计算 D．以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算

l

解析：选CD 由单摆的周期公式T＝2π，g值偏大，可能是周期算小了或是摆长算长了，选C、

g

D。

6.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3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点用时30 s；球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为1 m，当地重力加速度g取π2(m/s2)；根据以上数据可得小球运动的周期T＝________ s；房顶到窗上沿的高度h＝________m。

tT1T21解析：T＝n＝3.0 s，T＝＋＝2π222

答案：3.0 3.0

7．某同学利用单摆测量重力加速度。

(1)(多选)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________。 A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大 (2)如图4所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1 m的单摆。实验时，由于仅有量程为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝________。

图3 1＋h1＋2π gg，解得h＝3.0 m。

图4

解析：(1)组装单摆时，悬线应选用不易伸长的细线；摆球选择体积小、密度大的摆球；单摆摆动时在同一竖直面内摆动；摆的振幅尽量小一些。选项B、C正确。

(2)设单摆的周期为T1时摆长为L1，周期为T2时摆长为L2

L1则T1＝2π ①

gL2T2＝2π ②

g

且L1－L2＝ΔL③

4π2ΔL

联立①②③式得g＝2。

T1－T224π2ΔL

答案：(1)BC (2)2 T1－T228．图5甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。设摆球向右方向运动为正方向。图乙是这个单摆的振动图像。根据图像回答：

图5

(1)单摆振动的频率是多大？ (2)开始时刻摆球在何位置？

(3)若当地的重力加速度为10 m/s2，试求这个摆的摆长是多少？ 解析：(1)由题图乙知周期T＝0.8 s

1

则频率f＝＝1.25 Hz。

T

(2)由题图乙知，0时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时刻摆球在B点。

LgT2

(3)由T＝2π得L＝2＝0.16 m。

g4π

答案：(1)1.25 Hz (2)B点 (3)0.16 m

课时跟踪检测（五） 外力作用下的振动

1．(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为( ) A．振幅 B．位移 C．周期 D．机械能

解析：选AD 有空气阻力时，振动为阻尼振动，机械能不断减小，振幅也不断减小；在平衡位臵，位移为零，之后位移增大，直至动能为零时位移达到最大，然后位移又减小到零，所以位移不是一直减小；

l

g，l不变，则T不变。

2.在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500 Hz。将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发生的声波，就能使酒杯碎掉(如图1所示)。下列说法中正确的是( ) 根据单摆周期公式T＝2π

图1

A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大

B．操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波

C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率 D．操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz

解析：选D 驱动力的周期与固有周期相等，形成共振，共振时振幅最大，操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，就能使酒杯碎掉。

3．(多选)如图2所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下列说法中正确的是( )

图2

A．只有A球、C球振动周期相等 B．C球的振幅比B球小 C．C球的振幅比B球大

D．A球、B球、C球的振动周期相等

解析：选CD A球振动充当驱动球，B、C两球的振动周期都应当等于A的振动周期，所以选项A错误，D正确。C的摆长与A的摆长相同，周期也相同，所以C做受迫振动的振幅大，所以选项B错误，C正确。

4. (多选)如图3所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力频率f的关系，下列说法正确的是( )

图3

A．摆长约为10 cm B．摆长约为1 m

C．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动

lgT21

解析：选BD 由图可知，单摆的周期T＝ s＝2 s，由T＝2πg可求得l＝2≈1 m，A错误，B

0.54π

正确；若增大摆长，单摆的固有周期增大，固有频率减小，故共振曲线的“峰”将向左移动，B错误，D正确。

5．(多选)一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是( )

A．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 B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小 C．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率

D．当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率

解析：选AD 洗衣机切断电源后，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则f驱

6.如图4所示，物体静止于水平面上的O点，这时弹簧恰为原长l0，物体的质量为m，与水平面间的动摩擦因数为μ，现将物体向右拉一段距离后自由释放，使之沿水平面振动，下列结论正确的是( )

图4

A．物体通过O点时所受的合外力为零 B．物体将做阻尼振动

C．物体最终只能停止在O点

D．物体停止运动后所受的摩擦力为μmg

解析：选B 物体通过O点时弹簧的弹力为零，但摩擦力不为零，选项A错。物体振动时要克服摩擦力做功，机械能减少，振幅减小，做阻尼振动，选项B正确。物体最终停止的位臵可能在O点也可能不在O点。若停在O点摩擦力为零，若不在O点，摩擦力和弹簧的弹力平衡，停止运动时物体所受的摩擦力不一定为μmg。选项C、D错误。

7．秒摆摆球质量为0.2 kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4 cm，当它完成10次全振动回到最大位移处时，因有阻尼作用，距最低点的高度变为0.3 cm。如果每振动10次补充一次能量，使摆球回到原高度，那么1 min内总共应补给多少能量？(g取9.8 m/s2)

－－

解析：每振动10次要补充的能量为ΔE＝mgΔh＝0.2×9.8×(0.4－0.3)×102 J＝1.96×103 J。秒摆的

－

周期为2 s,1 min内完成振动的次数为30次，则1 min内总共应补充的能量为E＝3ΔE＝5.88×103 J。

－

答案：5.88×103 J

8．(1)(多选)下列说法正确的是( ) A．实际的自由振动必然是阻尼振动 B．在外力作用下的振动是受迫振动 C．阻尼振动的振幅越来越小

D．受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关 E．机器运转时底座发生的振动，并不是受迫振动

(2)如图5所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。问：

图5

①开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？

若考虑摩擦和空气阻力，振子做什么振动？

②在振子正常振动过程中，以转速4 r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？

解析：(1)实际的自由振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，故A、C正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B错；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，D对；机器运转时，底座发生的振动是在周期性的驱动力作用下的振动，应是受迫振动，E错误。

(2)①用手往下拉振子使振子获得一定能量，放手后，振子因所受回复力与位移成正比，方向与位移方