新人教版高中物理选修一第二章《机械振动》检测答案解析

一、选择题1．(0分)[ID：127388]如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系），则（）A．此单摆的固有周期约为2sB．此单摆的摆长约为2mC．若摆长增大，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将右移2．(0分)[ID：127387]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。现匀速转摇把，转速为。则（）A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做负功3．(0分)[ID：127378]弹簧振子的质量为，弹簧劲度系数为，在振子上放一质量为m的木块，使两者一起振动，如图。木块的回复力是振子对木块的摩擦力，也满足，是弹簧的伸长（或压缩）量，那么为（）A． B． C． D．4．(0分)[ID：127369]如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（）A． B．C． D．5．(0分)[ID：127361]如图所示，质量为的物体A放置在质量为的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动，设弹簧劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A受到的回复力的大小等于（）A．0 B．kx C． D．6．(0分)[ID：127350]如图所示，在光滑水平面上，木块B与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子，木块A叠放在B上表面，A与B之间的最大静摩擦力为fm，A、B质量分别为m和M，为使A和B在振动过程中不发生相对滑动，则（）A．它们的振幅不能大于 B．滑块A的回复力是由弹簧的弹力提供C．它们的最大加速度不能大于 D．振子在平衡位置时能量最大7．(0分)[ID：127336]在上海走时准确的摆钟，随考察队带到北极黄河站，则这个摆钟（）A．变慢了，重新校准应减小摆长 B．变慢了，重新校准应增大摆长C．变快了，重新校准应减小摆长 D．变快了，重新校准应增大摆长8．(0分)[ID：127318]弹簧振子作简谐运动，在平衡位置O两侧A、B间振动，当时间t=0时，振子位于B点，若规定向右的方向为正方向，则下图中哪个图象表示振子相对平衡位置的位移随时间变化的关系A．A B．B C．C D．D9．(0分)[ID：127314]一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（）A．质点的振动频率是4HzB．t=2s时，质点的加速度最大C．质点的振幅为5cmD．t=3s时，质点所受合力为正向最大10．(0分)[ID：127312]关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列正确的是A．位移减小时，加速度增大，速度增大B．位移方向总和加速度方向相反，和速度方向总相同C．物体的速度增大时，加速度一定减小D．物体向平衡位置运动时，速度方向和位移方向相同11．(0分)[ID：127311]一洗衣机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()①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②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③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④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率A．①④ B．只有①C．只有③ D．②④12．(0分)[ID：127294]如图，O点为弹簧振子的平衡位置，小球在B、C间做无摩擦的往复运动．若小球从C点第一次运动到O点历时0.1s，则小球振动的周期为（）A．0.1s B．0.2s C．0.3s D．0.4s二、填空题13．(0分)[ID：127488]①一根轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为的物块（视为质点）静止于弹簧上端，此时弹簧的压缩量为。现将物块向上拉到弹簧原长的位置，然后由静止释放，忽略空气阻力，重力加速度为，在接下来的整个运动过程中，弹簧的最大弹性势能为___________；弹簧弹力的最大值为___________。②一列振幅为的简谐横波水平向右传播，波速恒为，某时刻在波的传播方向上，平衡位置相距为的、两点之间只存在一个波谷（波形未画出），则从该时刻开始计时，质点第一次到达波谷的过程中，质点通过的路程为___________。③一个质点以坐标系原点为平衡位置沿轴方向做简谐振动，形成的机械波沿着轴的正方向传播，波速为。以振源刚开始振动为零时刻，且振动0.3秒后停止振动，其振动图像如甲图所示，请在乙图中画出0.6秒时的波形图___________。④一列简谐横波水平向右传播，某时刻的波形如图所示，、两质点的平衡位置相距，机械波的波速为，已知点的振动方程为，则质点的振动方程为___________。14．(0分)[ID：127486]如图所示，一水平弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M。(1)简谐运动的能量取决于________，振子振动时动能和________相互转化，总机械能________；(2)振子在振动过程中，下列说法中正确的是________；A．振子在平衡位置，动能最大，弹性势能最小B．振子在最大位移处，弹性势能最大，动能最小C．振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D．在任意时刻，动能与弹性势能之和保持不变(3)若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，且m和M无相对滑动而一起运动，下列说法正确的是________。A．振幅不变B．振幅减小C．最大动能不变D．最大动能减小15．(0分)[ID：127411]如图所示，一个竖直方向上的弹簧振子由一只轻质弹簧和一个物块组成，在物块上安装一只记录笔。当弹簧振子沿竖直方向自由振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录印迹如图所示。如果空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，根据记录印迹图像可以确定弹簧振子的振幅为__________（用字母y1、y2表示），在图中从P到Q的时间内，振子受到的重力冲量大小__________（填“大于”、“等于”或“小于”）弹簧弹力的冲量大小，若拉动纸带的速度提升到2v，则振动周期为__________。16．(0分)[ID：127404]振动的“回复力”是按力的_________命名的，弹簧振子的回复力是由_______提供的，单摆的回复力是由________提供的．17．(0分)[ID：127402]如图所示，将摆长为l的单摆置于光滑斜面上，让其做简谐运动，则周期T的表达式为_______.18．(0分)[ID：127392]某扬声器的频率为，则它能表现的声音的振动最大周期为______s，最小周期为_______s.19．(0分)[ID：127442]如图所示，一弹簧振子在光滑水平面A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M。（1）简谐运动的能量取决于_____，本题中物体振动时_____和_____相互转化，总_____守恒。（2）振子在振动过程中有以下说法，正确的是_____。A．振子在平衡位置，动能最大，势能最小B．振子在最大位移处，势能最大，动能最小C．振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变（3）若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到振子的上面，且物体和振子无相对运动而一起运动，下列说法正确的是____。A．振幅不变B．振幅减小C．最大动能不变D．最大动能减少20．(0分)[ID：127428]一个水平弹簧振子的固有频率是3Hz，要使它在振动中产生的最大加速度能达到5m/s2，它振动的振幅A=_____cm。三、解答题21．(0分)[ID：127561]某同学设计了一个测物体质量的装置，如图所示，其中P是光滑水平面，k是轻质弹簧的劲度系数，A是质量为M的带夹子的标准质量金属块，Q是待测物体的质量．已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为T＝2π，其中，m是振子的质量，k是与弹簧的劲度系数有关的常数．当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后振动周期为T2，则待测物体的质量为多少？这种装置比天平优越之处是什么？22．(0分)[ID：127556]图是某质点做简谐运动的振动图像。根据图像中的信息，回答下列问题。(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在和这两个时刻，质点的位置在哪里？质点向哪个方向运动？(3)质点相对于平衡位置的位移方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同？在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？(4)质点在第末的位移是多少？(5)质点在前内运动的路程是多少？23．(0分)[ID：127553]周期是的单摆叫秒摆，秒摆的摆长是多少？把一个地球上的秒摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为，它在月球上做50次全振动要用多少时间？24．(0分)[ID：127539]如图所示，当单摆摆球经过平衡位置O向右做简谐运动的瞬间，一个以速度v做匀速运动的小球，同时经过O正下方A点在水平面上向右运动，与竖直墙壁B碰撞后以原速率返回，求B、A间距满足什么条件，才能使小球恰好返回A点时摆球也经过平衡位置O。（设球与墙壁碰撞时间不计，摆长为L）25．(0分)[ID：127507]减振器，英文shockabsorber，是为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶舒适性的汽配原件，在大多数汽车的悬架系统内部都装有减震器。汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，两者同时起到改善作用。为了研究方便，我们把两者简化成一个等效劲度系数为的“弹簧”。汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足（为弹簧的压缩长度），若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg。求：（1）汽车的振动频率与人体固有频率相等时l的大小；（2）这辆车乘坐几个人时，人感觉到最难受。26．(0分)[ID：127506]如图所示，摆长分别为和的单摆a、b，摆球质量均为m（可视为质点），均被拉离平衡位置与竖直方向成（），由静止释放：(1)b摆在第一个四分之一周期内合外力对摆球的冲量；(2)若取；；；，则a、b两单摆同时释放后经过多长时间再次达到左侧最大位置；a、b两单摆由左侧同时释放后，能否同时到达右侧最大位置处，若能够，求出其时间，若不能，请说明理由。【参考答案】2016-2017年度第*次考试试卷参考答案**科目模拟测试一、选择题1．A2．B3．B4．A5．C6．C7．D8．D9．C10．C11．A12．D二、填空题13．3或9（写成也可）14．振幅弹性势能守恒ABDAC15．等于16．效果弹簧弹力重力切向分力17．18．119．振幅动能势能机械能ABDAC20．4三、解答题21．22．23．24．25．26．2016-2017年度第*次考试试卷参考解析【参考解析】**科目模拟测试一、选择题1．A解析：AA．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等0.5Hz，由频率和周期的关系式则周期为2s，故A正确；B．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式可得故B错误；C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；D．若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误。故选A。2．B解析：BAB．根据解得根据解得A错误B正确；C．当转速增大时，驱动力的周期减小，驱动力的频率增大，则策动力的频率远离振子的固有频率，所以振子的振幅将减小，C错误；D．弹簧振子系统的振幅表示振子系统的能量的大小，可知，当振幅增大上，系统的能量值增大，所以外界对弹簧振子做正功，D错误。故选B。3．B解析：B【分析】对整体分析由牛顿第二定律可得出回复力的表达式；再对B分析，即可得出m回复力的表达式。整体做简谐运动，则对整体有木块做简谐运动，则对木块有故由于木块加速度与整体加速度相同，故故故选B。4．A解析：A由题意：设向右为x正方向，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A正确．5．C解析：C物体A和B为整体做简谐运动，当物体离开平衡位置的位移为时，回复力的大小即为弹簧的弹力大小为，则对整体为研究对象有则整体的加速度则对物体A为研究对象，使其产生加速度的力即为物体B对物体A的静摩擦力，因此由牛顿第二定律可知ABD错误，C正确。故选C。6．C解析：CA．当A、B之间达到最大静摩擦力时，系统的加速度为故系统的振幅为故A错误；B．滑块A不受弹簧的作用力，其回复力由B对A的静摩擦力提供，故B错误；C．当A、B之间达到最大静摩擦力时，系统的加速度最大，最大为故C正确；D．振子在振动过程中机械能守恒，任意位置机械能都相同，故D错误；故选C。7．D解析：D摆钟从上海到北极，纬度升高，重力加速度g变大，由单摆的周期公式可知，摆钟的周期变小，即摆动变快，要将周期T调大从而重新校准应增大摆长L。故选D。8．D解析：D简谐运动的位移是指相对平衡位置的位移，是从平衡位置到末位置的有向线段；t=0时刻，位移为正的最大值；简谐运动的位移随着时间按照余弦规律变化．故D正确，ABC错误．故选D.9．C解析：CA、由图读出质点的振动周期T=4s，则振动频率；故A错误.B、t=2s时，质点的位移为零，由知质点的加速度最小；故B错误.C、振子的振幅等于振子位移的最大值，由图读出振幅为5cm；C正确.D、t=3s时，质点的位移为正向最大，由F=-kx，知质点所受合力为负向最大；故D错误.故选C.【点睛】本题简谐运动的图象能直接读出振幅和周期．对于质点的速度方向，也可以根据斜率读出．简谐运动的特征，是分析加速度常用的方法．10．C解析：CA、位移x减小时,加速度也减小;振子靠近平衡位置,故速度增加,故A错;

B、位移方向总跟加速度方向相反.质点经过同一位置,位移方向总是由平衡位置指向质点所在位置,而速度方向两种,可能与位移方向相同,也可能与位移方向相反,故B错误;

C、物体的速度增大时,运动方向指向平衡位置,位移逐渐减小,所以加速度一定减小,所以C选项是正确的;

D、物体运动方向向平衡位置时,位移方向离开平衡位置,速度方向跟位移方向相反;故D错误;

故选C【点睛】简谐运动的位移是指质点离开平衡位置的位移,方向从平衡位置指向质点所在位置.当质点背离平衡位置时,位移增大,速度减小,加速度增大,加速度方向总是与位移方向相反,指向平衡位置,质点做非匀变速运动.当质点靠近平衡位置时,位移减小,速度增大,加速度减小.11．A解析：A洗衣机先是振动越来越剧烈，说明洗衣机波轮的运转频率越来越接近固有频率，④正确；然后振动再逐渐减弱，则洗衣机波轮的运转频率越来越大于固有频率，故正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，①正确；故A正确．12．D解析：D振子从C点第一次运动到O点的时间为0.1s，对应的时间为一个周期的，故该弹簧振子的周期为0.4s，D正确．二、填空题13．3或9（写成也可）解析：3或9（写成也可）(1)[1]物块做简谐运动，根据对称性有弹簧压缩最短时，物块下落的高度为2x，根据回复力的对称性，可知弹簧弹力的最大值满足解得(2)[3]、两点之间只存在一个波谷，则其波形可能为以下几种情况，且P点振动方向如图则从该时刻开始计时，质点第一次到达波谷的过程中，质点通过的路程分别为A、3A、A、3A。故路程可以为3cm或者9cm。(3)[4]由图像可知振源刚开始振动时由平衡位置向上，且振动0.3秒后停止振动形成四分之三波形，介质中各质点的起振方向也向上，波沿x轴正方向传播，经过0.6s向右传播的距离为x=vt=6m则停止振动后经0.6s该波应传到x=6m处，如图。(4)[5]简谐横波水平向右传播，则a点比b点先振动时间为根据b点的振动方程为可以得出a点的振动方程为cm根据简谐运动的周期性，a点的振动方程还可以写成cm14．振幅弹性势能守恒ABDAC解析：振幅弹性势能守恒ABDAC(1)[1][2][3]简谐运动的能量取决于振幅，振子振动时动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒。(2)[4]A．振子在平衡位置处速度达到最大，动能最大，弹性势能最小，A正确；B．在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，弹性势能最大，B正确；CD．振幅的大小与振子的位置无关，在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，C错误，D正确。故选ABD。(3)[5]AB．振子运动到B点时速度恰为零，此时放上m，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，A正确，B错误；CD．由于机械能守恒，所以最大动能不变，选项C正确，D错误。故选AC。15．等于解析：等于[1]由图可知，弹簧振子的振幅为[2]从P到Q的时间内，振子仅受到重力冲量和弹簧弹力的冲量，因P点和Q点速度为零，由动量守恒定律，可知合外力冲量为零，故振子受到的重力冲量大小等于弹簧弹力的冲量大小；[3]拉动纸带的速度提升到2v，但弹簧振子得运动情况并未发生改变，则周期不变，故振动周期仍为。16．效果弹簧弹力重力切向分力解析：效果弹簧弹力重力切向分力[1][2][3]因为“回复力”是指向平衡位置的，不是某一特指的力，所以是按力的效果来命名的；而弹簧振子的回复力室友弹簧的弹力提供的；单摆的回复力是由重力沿切线方向的分力提供的.17．[1]类似单摆模型，等效重力加速度为，所以周期为：。18．1解析：1[1]根据周期与频率的关系：[2]根据周期与频率的关系：19．振幅动能势能机械能ABDAC解析：振幅动能势能机械能ABDAC（1）[1][2][3][4]简谐运动的能量取决于振幅，本题中物体振动时只有动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒。（2）[5]A．到平衡位置处速度达到最大，动能最大，势能最小，故A正确；B．振子在平衡位置两侧往复振动，在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，势能最大，故B正确；C．振幅的大小与振子的位置无关，故C错误；D．在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，故D正确。故选ABD。（3）[6]AB．振子运动到B点时速度恰为0，此时放上质量为m的物体，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，故A正确，B错误；CD．由于机械能守恒，最大动能不变，故C正确，D错误。故选AC。20．4解析：4根据题意水平弹簧振子最大的伸长量为A，此时有解得联立并代入数据解得三、解答题21．M；测量误差小根据周期公式可以得到T1＝2πT2＝2π两式解得m＝M测量中，在测周期时一般采用测n次的总时间求其中平均值，这样做的目的是减小误差。由此推断比天平的测量误差小。22．(1)10cm；(2)在1.5s时刻质点离开平衡位置的位移为cm，向平衡位置运动；在2.5s时刻质点离开平衡位置的位移为cm，背离平衡位置运动；(3)即在0~1s和2