2021-2022学年人教版(新教材)高中物理选择性必修第一册第2章机械振动单元测试卷

第2章《机械振动》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动．可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是()A．0.5sB．0.75sC．1.0sD．1.5s2.下列说法中正确的是()A．弹簧振子的运动是简谐运动B．简谐运动就是指弹簧振子的运动C．简谐运动是匀变速运动D．单摆简谐运动的回复力是重力和拉力的合力3.一弹簧振子的周期为2s，当振子从平衡位置向右运动开始计时，经12.6s时振子的运动情况是()A．向右减速B．向右加速C．向左减速D．向左加速4.把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动()A．变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长B．变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长C．变快了，要使它恢复准确，应增加摆长D．变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长5.如图所示，一台玩具电机的轴上安有一个小皮带轮甲，通过皮带带动皮带轮乙转动(皮带不打滑)，皮带轮乙上离轴心O距离2mm处安有一个圆环P.一根细绳一端固定在圆环P上，另一端固定在对面的支架上，绳呈水平方向且绷直．在绳上悬挂着4个单摆a、b、c、d.已知电动机的转速是149r/min，甲、乙两皮带轮的半径之比为1∶5,4个单摆的摆长分别是100cm、80cm、60cm、40cm.电动机匀速转动过程中，哪个单摆的振幅最大(g取10m/s2)()A．单摆aB．单摆bC．单摆cD．单摆d6.如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象．则()A．任意时刻甲振子的位移都比乙振子的位移大B．零时刻，甲、乙两振子的振动方向相同C．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值D．第2秒末甲的速度达到其最大，乙的加速度达到其最大7.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力大小F随时间t变化的图象如图所示，下列判断中正确的是()A．该单摆的周期为tB．该单摆的周期为2tC．该单摆的周期为3tD．该单摆的周期为4t8.如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是()A．只有A、C摆振动周期相等B．A摆的振幅比B摆的小C．B摆的振幅比C摆的大D．A、B、C三摆的振动周期相等9.如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个互相竖直平行的平面间运动，小球落在地面之前的运动()A．是机械振动，但不是简谐运动B．是简谐运动，但不是机械振动C．是简谐运动，同时也是机械振动D．不是简谐运动，也不是机械振动10.如图所示，弹簧振子以O为平衡位置在B、C间做简谐运动，则()A．从B→O→C为一次全振动B．从O→B→O→C为一次全振动C．从C→O→B→O→C为一次全振动D．从D→C→O→B→O为一次全振动11.如图所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，弹簧的劲度系数为k.当连接A、B的绳突然断开后，物体A将在竖直方向上做简谐运动，则A振动的振幅为()A．B．C．D．12.如图所示，固定曲面AC是一段半径为4.0m的光滑圆弧形成的，圆弧与水平方向相切于A点，AB＝10cm.现将一小物体先后从弧面顶端C和圆弧中点D处由静止释放，到达弧面底端时的速度分别为v1和v2，所需时间为t1和t2，则下列关系正确的是()A．v1＞v2，t1＝t2B．v1＞v2，t1＞t2C．v1＜v2，t1＝t2D．v1＜v2，t1＞t213.如图所示，一水平弹簧振子在光滑水平面上的B、C两点间做简谐运动，O为平衡位置．已知振子由完全相同的P、Q两部分组成，彼此拴接在一起．当振子运动到B点的瞬间，将P拿走，则以后Q的运动和拿走P之前比较有()A．Q的振幅增大，通过O点时的速率增大B．Q的振幅减小，通过O点时的速率减小C．Q的振幅不变，通过O点时的速率增大D．Q的振幅不变，通过O点时的速率减小14.质点P以O点为平衡位置竖直向上作简谐运动，同时质点Q也从O点被竖直上抛，它们恰好同时到达最高点，且高度相同，在此过程中，两质点的瞬时速度vP与vQ的关系应该是()A．vP＞vQB．先vP＞vQ，后vP＜vQ，最后vP＝vQC．vP＜vQD．先vP＜vQ，后vP＞vQ，最后vP＝vQ15.如图所示，一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻弹簧，左端固定，右端与质量为m、带电量为＋q的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上．在施加一个场强为E、方向水平向右的匀强电场后，小球开始做简谐运动．那么()A．小球到达最右端时，弹簧的形变量为B．小球做简谐运动的振幅为C．运动过程中小球的机械能守恒D．运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变二、填空题(共3小题)16.在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带．减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动．若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为________．17.一质点作简谐运动，其位移x与时间t关系曲线如图所示，可知质点振动的振幅是______cm，一次全振动走路的路程为______cm.18.如图所示，一个弹簧振子在光滑水平面内做简谐振动，O为平衡位置，A、B为最大位移处，当振子在A点由静止开始振动，测得第二次经过平衡位置所用时间为t，则弹簧振子的振动周期为____________；若在O点正上方h的C处有一个小球，在振子从A点开始振动的同时自由下落，它们恰好到O点处相碰，则h的值可能为_____________．三、实验题(共3小题)19.两位同学用如图所示的装置测量重力加速度．(1)测量中一位同学有如下步骤：A．用米尺测量出悬线的长度l，并将它记为摆长；B．用天平测量出摆球的质量m；C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录全振动n次的时间，并计算出摆动周期T以上步骤中不正确的是______，不必要的是______．(填写步骤前字母)(2)另一位同学测量了不同摆长(L)情况下单摆的振动周期(T)，并做出T2－L图线．然后计算出图线的斜率k，这位同学根据图线求出重力加速度的计算公式为g＝______.20.用单摆测重力加速度时(1)摆球应采用直径较小，密度尽可能______的球，摆线长度要在1米左右，用细而不易断的尼龙线．(2)摆线偏离竖直方向的角度θ应______(3)要在摆球通过______位置时开始计时，摆线每经过此位置______次才完成一次全振动(4)摆球应在______面内摆动，每次计时时间内，摆球完成全振动次数一般选为______次．利用单摆测重力加速度的实验中，摆长的测量应在摆球自然下垂的状况下从悬点量至______．某同学组装了如图所示的单摆，并用图示的L作为摆长，这样测得的g值将偏______．(填“大”或“小”)21.(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，在下面器材中应选用什么器材为______？A．1m长细线B．1m长粗绳C．毫米刻度尺D．泡沫塑料小球E．小铁球F．大时钟H．秒表(2)测量振动时间，应从摆球经过______位置开始计时(填“最高点”或“最低点”)四、计算题(共3小题)22.如图所示，小车质量为M，木块质量为m，它们之间的最大静摩擦力为Ff，在劲度系数为k的轻弹簧作用下，沿光滑水平面做简谐振动．木块与小车间不发生相对滑动．小车振幅的最大值为多少？23.如图所示，在质量M＝5kg的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量分别为mA＝1kg、mB＝0.5kg的A、B两物体，弹簧的劲度系数为100N/m.箱子放在水平地面上，平衡后剪断A、B间的连线，A将做简谐运动，求：(g＝10m/s2)(1)在剪断绳子后瞬间，A、B物体的加速度分别是多大？(2)物体A的振幅？(3)当A运动到最高点时，木箱对地面的压力大小？24.如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动．在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为Ff0.当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为Ffx.细线对木块的摩擦不计．求：(重力加速度为g)(1)Ff0的大小；(2)Ffx的大小．

答案解析1.【答案】C2.【答案】A【解析】弹簧振子的运动是种周期性的往返运动，属于简谐运动，故A正确；简谐运动并不只是弹簧振子的运动；单摆的运动也可以看作是简谐运动，故B错误；简谐运动的加速度随物体位置的变化而变化，不是匀变速运动，故C错误；单摆做简谐运动的回复力由重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供，故D错误．3.【答案】D【解析】由简谐运动的周期性可知，经12.6s，振子振动了6个周期，经过整个周期重复以前的运动形式，故即可认为是经个周期后的运动情况.<T<，所以振子正在向左运动，而且是向平衡位置运动，是加速运动，故D选项正确．4.【答案】B【解析】把标准摆钟从北京移到赤道上，重力加速度g变小，则周期T＝2π＞T0，摆钟显示的时间小于实际时间，因此变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长，B正确．5.【答案】A【解析】两个轮子是同缘传动，故边缘点线速度相等，甲、乙两轮的半径之比为1∶5，根据v＝rω，边缘点角速度之比为5∶1，故驱动力的频率为：f＝≈0.5Hz故驱动力的周期为：T＝＝2s；共振的条件是驱动力周期等于系统的固有周期，根据单摆的周期公式T＝2π，发生共振的摆长为：L＝＝＝1m＝100cm；故单摆a发生共振，故选A.6.【答案】D【解析】简谐运动图象反映了振子的位移与时间的关系，由图可知，甲振子的位移有时比乙振子的位移大，有时比乙振子的位移小，故A错误；根据切线的斜率等于速度，可知，零时刻，甲、乙两振子的振动方向相反，故B错误；由a＝－分析可知，前2秒内乙振子的加速度为正值，甲振子的加速度为负值，故C错误；第2秒末甲的位移等于零，通过平衡位置，速度达到其最大，乙的位移达到最大，加速度达到其最大，故D正确．7.【答案】D【解析】小球在竖直平面内做单摆运动，在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力，此时拉力最大，此时开始计时，第二次拉力最大时对应的时间即为一个周期，根据图象可知：单摆的周期为：T＝4t0，故选D.8.【答案】D【解析】当单摆A振动起来后，单摆B、C做受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，选项A错误，D正确；当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，选项B、C错误．9.【答案】D【解析】机械振动具有往复的特性，可以重复地进行，小球在运动过程中，没有重复运动的路径，因此不是机械振动，当然也肯定不是简谐运动．10.【答案】C【解析】振子经过4个振幅的过程为一个全振动，C项正确．11.【答案】A【解析】绳剪断前，弹簧伸长的长度：x1＝；绳剪断后，A做简谐运动，在平衡位置时，弹簧的拉力与重力平衡，此时弹簧伸长的长度为：x2＝；所以A振动的振幅为：A＝x1－x2＝－x2＝.12.【答案】A【解析】小球的运动可视为简谐运动(单摆运动)，根据周期公式T＝2π＝2π，知小球在C点和D点释放，运动到O点的时间相等，都等于.根据动能定理有：mgΔh＝mv2－0，知C点的Δh大，所以从C点释放到达O点的速度大，故A正确．13.【答案】C【解析】振幅为偏离平衡位置的最大距离，即速度为零时的位移大小，振子到B点时速度为零，OB间距等于振幅，此时撤去P物体，速度仍然为零，故振幅不变；简谐运动中势能和动能之和守恒，到达B点时，动能为零，弹性势能最大，此时撤去P物体，系统机械能不变，回到O点时动能不变，根据Ek＝mv2，振子质量减小，速率一定增加，故选C.14.【答案】D【解析】质点P以O点为平衡位置竖直向上作简谐运动，质点Q也从O点被竖直上抛，作出v－t图象，发现有以下两种情况：由于v－t图象与时间轴包围的面积表示位移，故情况一显然不满足，情况二满足，所以先vP＜vQ，后vP＞vQ，最后vP＝vQ，故选D.15.【答案】A【解析】小球做简谐运动，在平衡位置有kA＝qE，解得A＝，小球到达最右端时，弹簧的形变量为2倍振幅，即2A＝，A正确，B错误；小球运动过程中有电场力做功，故机械能不守恒，C错误；小球运动过程中有电场力和弹簧弹力做功，故对于弹簧和小球组成的系统，电势能和弹性势能以及动能总量守恒，D错误．16.【答案】12.5共振【解析】车辆经过减速带时颠簸的最厉害，即车辆发生共振现象，此时驱动力的频率应为f＝1.25Hz，则由f＝得v＝fx＝12.5m/s.17.【答案】28【解析】简谐运动的振幅是指偏离平衡位置的最大距离，从x－t图象可以看出，是2cm；简谐运动一次全振动走路的路程为4倍的振幅，故为8cm.18.【答案】t(k＝0、1、2、3…)．【解析】据题意，弹簧振子由A点从静止开始振动到第二次经过平衡位置所用时间为t秒，则有：T＝t得：T＝t当振子与小球恰好到O点处相碰时，振子运动的时间为：t0＝(2k＋1)，k＝(0、1、2、3…)则小球所在C点距水平面的高度h是：h＝gt(k＝0、1、2、3…)19.【答案】(1)AB(2)【解析】(1)单摆摆长是摆线长度与摆球半径之和，因此错误的步骤是A；在实验中不需要测摆球的质量，因此，不需要的步骤是B；(2)由单摆周期公式T＝2π可得，T2＝L，由此可知T2与L成正比，因此T2－L图象斜率k＝，重力加速度g＝.20.【答案】(1)大(2)小于5°(3)平衡2(4)同一竖直30～50球心大【解析】(1)为了减小测量误差，摆球选择直径较小，密度较大的球，摆线不易伸长或形变的尼龙线．(2)在摆角较小时，摆球的运动可以看做简谐运动，所以摆线偏离竖直方向的角度应小于5°.(3)在摆球经过平衡位置时开始计时进行测量误差较小，摆线在一次全振动过程中，2次经过平衡位置．(4)摆球应在同一竖直面内摆动，防止出现圆锥摆，每次计时时间内，摆球完成全振动次数一般选为30～50次．摆长为悬点到球心的距离，因l偏大，则测得的g值偏大．21.【答案】(1)ACEH(2)最低点【解析】(1)根据T＝2π得，g＝，需要测量摆长和单摆的周期，用刻度尺测量摆长，所以需要毫米刻度尺，需要用秒表测量周期．为了减小误差，摆球选择质量大一些，体积小一些，则选择小铁球，摆线选择1m长的细线，故选