第二章 机械振动（单元测试 ）-2023-2024学年高二物理同步备课精品课件+导学案+分层作业（人教版2019选择性必修第一册）

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人教版新教材 物理选择性必修第一册 第二章《机械振动》 单元测试 班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________ （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. (2022·泰安市期中)关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是(　　) A. 位移减小时，速度增大，加速度也增大 B. 位移方向总跟加速度方向相反，但跟速度方向相同 C. 物体远离平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相同 D. 物体通过平衡位置时，回复力为零，故处于平衡状态 2. 如图为一单摆做简谐运动时的速度—时间图像，不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是(　　) A. 此单摆的摆长约为2 m B. t＝1 s时单摆的回复力为零 C. 若减小释放单摆时的摆角，单摆的周期将变小 D. 将此单摆从北京移至广州，它做简谐运动的周期将变大 3. 如图所示，一小球用细线悬挂于O点，细线长为L，O点正下方L处有一光滑铁钉。将小球拉至A处无初速度释放(摆角很小)，重力加速度为g，这个摆的周期是(　　) A. 2π B. π C. (＋1)π D. (＋1)π 4. 两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右为正方向，其振动图像如图所示，以下说法正确的是(　　) A. 两弹簧振子具有相同的相位 B. 甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大 C. t＝2 s时甲具有负向最大速度，乙具有正向最大位移 D. 甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比一定为2∶1 5. 如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端。小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示。则(　　) A. 弹簧的最大伸长量为4 m B. t＝0.2 s时，弹簧的弹性势能最大 C. t＝0.2 s到t＝0.6 s内，小球的重力势能逐渐减小 D. t＝0到t＝0.4 s内，回复力的冲量为零 6. 如图甲所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统。当圆盘静止时，小球可稳定振动。现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定。改变圆盘匀速转动的周期，小球的共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示，则(　　) A. 此振动系统的固有频率约为0.25 Hz B. 此振动系统的固有频率约为3 Hz C. 若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变 D. 若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动 7. 一质点做简谐运动的振动方程是x＝2sin(50πt＋) cm，则(　　) A. 在0～0.02 s内，质点的速度与加速度方向始终相同 B. 在0.02 s时，质点具有沿x轴正方向的最大加速度 C. 在0.035 s时，质点的速度方向与加速度方向均沿x轴正方向 D. 在0.04 s时，回复力最大，质点的速度方向沿x轴负方向 8. (2022·唐山一中期中)如图所示是两人合作模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画一条直线OO1使它平行于纸的长边，作为图像的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖的白纸上沿垂直于OO1的方向振动，另一个人沿OO1的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的x－t图像。下列说法正确的是(　　) A. 白纸上OO1轴上的坐标代表速度 B. 白纸上与OO1垂直的坐标代表振幅 C. 匀速拖动白纸是为了保证时间均匀变化 D. 拖动白纸的速度增大，可使笔尖振动周期变长 9. 如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t＝0为摆球从A点开始运动的时刻(g取10 m/s2)。下列说法正确的是(　　) A. 单摆的摆长为0.2 m B. 小球的质量为0.10 kg C. 小球在最低点的速度大约为0.258 m/s D. 小球运动到B点时回复力为0 10. (2023·江苏苏州市高二期中)某同学用粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中，如图甲所示。现把木筷向上提起一段距离后放手并开始计时，之后木筷做简谐运动。以竖直向上为正方向作出木筷振动的x－t图像，如图乙所示，不计水的阻力。则(　　) A. 木筷振动的回复力由水对木筷和铁丝的浮力提供 B. 从0.1～0.2 s过程中木筷的动量逐渐变大 C. 木筷的位移时间关系式为x＝5sin (5πt＋) m D. t＝0.45 s时，木筷和铁丝的重力大于其所受的浮力 多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11. 弹簧振子做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过4 s振子第一次经过P点，又经过了1 s，振子第二次经过P点，则该简谐运动的周期为(　　) A. 5 s B. 6 s C. 14 s D. 18 s 12. (2022·山东高二期末)劲度系数为k的轻弹簧一端固定在倾角30°的足够长光滑斜面底端，另一端与质量为m的物块A相连，跨过定滑轮O的轻绳一端系住A，另一端与质量为m的球B相连，轻绳OA平行于斜面(如图所示)，用手托住球B，使轻绳刚好伸直。现松手使球B从静止开始下落，物块A将在斜面上做简谐运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A. 物块A获得的最大速度为 B. 物块A获得的最大速度为 C. 物块A在斜面上做简谐运动的振幅为 D. 球B下落的最大高度为 13. 甲、乙两位同学分别使用图甲中所示的同一套装置，观察单摆做运动时的振动图像。已知两人实验时所用的摆长相同，落在同一木板上的细砂分别形成的曲线如图乙中N1、N2所示。下列关于两图线相关的分析正确的是(　　) A. N1表示砂摆振动的幅度较大，N2表示砂摆振动的幅度较小 B. N1与N2振动的周期相同 C. N1对应的木板运动速度比N2对应的木板运动速度大 D. N1对应的砂摆摆到最低点时，摆线的拉力比N2对应的拉力大 14. 如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是(　　) A. 单摆的摆长约为1.0 m B. 单摆的位移x随时间t变化的关系式为x＝8sin (πt) cm C. 从t＝0.5 s到t＝1.0 s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D. 从t＝1.0 s到t＝1.5 s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 非选择题(本题共5小题,共54分) 15.（6分）在“用单摆测定重力加速度”的实验中。 (1)需要记录的数据有：摆球的直径、________和周期。 (2)用标准游标卡尺测摆球的直径如图甲所示，则直径d为________mm。 (3)单摆长度为l，周期为T。如图乙所示，某同学由测量数据作出l-T 2图线，根据图线求出重力加速度g＝________m/s2(已知π2≈9.86，结果保留3位有效数字)。 16. （12分）甲、乙、丙三个学习小组分别利用单摆测定重力加速度。 (1)甲组同学采用图甲所示的实验装置。 为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用________。(用器材前的字母表示) a．长度接近1 m的细绳 b．长度为30 cm左右的细绳 c．直径为1.8 cm的塑料球 d．直径为1.8 cm的铁球 e．最小刻度为1 cm的米尺 f．最小刻度为1 mm的米尺 (2)乙组同学为了提高测量精度，需多次改变l值，并测得相应的T值。现将测得的六组数据标在以l为横坐标、T 2为纵坐标的坐标系上，即图丙中用“·”表示的点，则单摆做简谐运动应满足的条件是________。 试根据图乙中给出的数据点作出T 2和l的关系图线，根据图线可求出g＝________ m/s2。(结果取两位有效数字) (3)丙组同学在家里测重力加速度。他们找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示。 由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺。于是他们在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g＝________(用l1、l2、T1、T2表示)。 17. （10分）(2023·聊城市月考)一水平弹簧振子做简谐运动的位移与时间的关系如图。 (1)该简谐运动的周期和振幅分别是多少； (2)写出该简谐运动的表达式； (3)求t＝0.25×10－2 s时振子的位移。 18. （12）如图所示，倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)固定在水平地面上，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为L时将物块由静止开始释放(物块做简谐运动)，重力加速度为g。 (1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度； (2)物块做简谐运动的振幅是多少； (3)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标系，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动。(已知做简谐运动的物体所受的回复力满足F＝－kx) 19.（14分） 如图所示，将质量为mA＝100 g的平台A连接在劲度系数k＝200 N/m的弹簧上端，弹簧下端固定在地面上，形成竖直方向的弹簧振子，在A的上方放置mB＝mA的物块B，使A、B一起上下振动，弹簧原长为5 cm。A的厚度可忽略不计，g取10 m/s2。则： (1)当系统做小振幅简谐振动时，A的平衡位置离地面C多高？ (2)当振幅为0.5 cm时，B对A的最大压力有多大？ (3)为使B在振动中始终与A接触，振幅不能超过多大？为什么？