2022-2023学年人教版（2019）选择性必修一第二章 机械运动 单元测试卷（含答案）

第二章 机械运动 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为(   )

A.5 r/s B.10 r/s C.0.2 r/s D.300 r/s

2、利用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示.已知摆线长度为L，小球直径为d，实验中测出摆球完成50次全振动的时间为t，则下列说法中正确的是(   )

A.摆线与竖直方向的夹角应尽量大些

B.应从摆球处于最高点开始计时

C.实验测出当地重力加速度为

D.误把49次全振动记为50次全振动会导致g的测量值偏大

3、如左图所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，右图为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是(   )

A.在时，弹簧振子的加速度为正向最大

B.在与两个时刻，弹簧振子的速度相同

C.从到时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动

D.在时，弹簧振子有最小的位移

4、如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，O为平衡位置，下列说法正确的是(   )

A.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用

B.振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置

C.振子由A向O运动过程中，回复力逐渐增大

D.小球在往复运动过程中机械能守恒

5、一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系如图所示，由图可知(   )

A.频率是

B.振幅是

C.在时，质点的加速度方向与速度方向相反

D.在时，质点所受合外力为零

6、一个水平弹簧振子的振动周期是0.025s，当振子从平衡位置向右运动，经过0.17s时，振子运动情况是(   )

A.正在向右做减速运动 B.正在向左做减速运动

C.正在向右做加速运动 D.正在向左做加速运动

7、弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系如图所示，由图可知(   )

A.在时，速度的值最大，方向为负，加速度为零

B.在时，速度的值最大，方向为负，加速度为零

C.在时，速度的值最大，方向为正，加速度最大

D.在时，速度的值最大，方向为正，加速度最大

8、如图所示，为半径的一段光滑圆糟，两点在同一水平高度上，且弧长10cm。将一小球从A点由静止开始释放，则它第一次运动到B点所用时间为(   )

A. B. C. D.

9、有主动降噪功能的耳机可以拾取噪声信号，经智能降噪处理器对不同的噪声精准运算，通过Hi-Fi扬声器播放与噪声相位相反、振幅相同的降噪声波，从而起到抵消噪声的作用。如图为噪声在某时刻的简谐波图像，则(   )

A.此时刻质点P一定正从平衡位置向下振动

B.再经过一个周期质点P水平移动一个波长

C.降噪声波的振幅为10 cm

D.降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为20 cm

10、如图所示，摆长为l的单摆放在倾角为θ的光滑固定斜面上，重力加速度大小为g，则摆球在斜面所在的平面内做小摆角振动时的周期为(   )

A. B. C. D.以上答案都不对

二、填空题

11、如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在两点之间做简谐运动。振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。则时，振子的速度沿_______方向（填“”或“”），振子做简谐运动的位移的表达式为____________________________。

12、一质点以O点为平衡位置在两点间做简谐运动，M点在O点右侧，如图所示。时质点位于O点，时质点第一次经过M点，时质点第2次经过M点，，则质点的振动周期为________s，到时间内质点运动的路程为________cm，________s时，质点第102次经过M点。

13、有两个简谐运动：和，它们的振幅之比是______，频率之比是______.

14、如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻波的图像，该波波速为，该波的周期为___________s；该简谐波沿x轴__________（选填“正向”或“负向”）传播。

三、计算题

15、如图所示是两个弹簧振子A、B做简谐运动的图象，根据图像所给的信息，回答以下问题：

（1）弹簧振子A的振幅和周期。

（2）8s-10s内，振子B加速度的大小如何变化，方向如何。

（3）在时，A、B振子都通过平衡位置，并且它们的速度大小相等、方向相反，从此时起，至少再经过多长的时间，它们再同时通过平衡位置且速度相同；

（4）写出两个弹簧振子的位移与时间的关系式。

16、如图所示，将质量为的平台A连接在劲度系数的弹簧上端，弹簧下端固定在地面上，形成竖直方向的弹簧振子，在A的上方放置质量也为m的物块B，使A、B一起上下振动，弹簧原长为5cm。A的厚度可忽略不计，g取，求：

（1）平衡位置距地面的高度；

（2）当振幅为0.5cm时，求A对B的最大支持力大小。

四、实验题

17、（1）物理课外小组研究“用单摆测重力加速度”实验，他们依照教材实验直接测量的物理量应为__________、__________、__________，其公式为__________。

（2）他们测出不同的摆长（l）所对应的周期（T），在进行数据处理时：①如果甲同学以摆长（l）为横坐标，周期（T）的平方为纵坐标作出了图像，若他测得的图像的斜率为k，则测得的重力加速度__________。若甲同学测摆长时，忘记测摆球的半径，则他用图像法求得的重力加速度___________（选填“偏小”“偏大”或“准确”）。②乙同学根据公式得出，并计算重力加速度，若乙同学测摆长时，也忘记了测摆球的半径，则他测得的重力加速度____________（选填“偏小”“偏大”或“准确”）。

（3）甲同学测量5种不同摆长下单摆的振动周期，记录结果如表所示：

以摆长（l）为横坐标、周期（T）的平方为纵坐标，作出图像，请你利用此图像求出重力加速度为__________。（结果保留3位有效数字）

参考答案

1、答案：A

解析：根据题意，筛子的固有频率为5Hz，电动机某电压下，电动偏心轮的频率应该等于筛子的频率，则周期：，则转速。

故选：A。

2、答案：D

解析：A.为了保证单摆做简谐振动，则摆线与竖直方向的夹角不应该超过5°，选项A错误；

B.应从摆球处于最低点开始计时，选项B错误；

C.单摆振动的周期，根据，其中的，解得实验测出当地重力加速度为，选项C错误；

D.根据误，把49次全振动记为50次全振动，则周期测量值偏小，则会导致g的测量值偏大，选项D正确。

故选D。

3、答案：C

解析：A、时，弹簧振子在位移最大处，所以加速度最大且指向平衡位置，即加速度为负向最大，故A错误；

B、在图像中，斜率表示速度，在与两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故B错误；

C、从到时间内，图像的斜率表示速度，由此可知弹簧振子的速度逐渐减小，因为位移增大，所以加速度也变大，即弹簧振子做加速度增大的减速运动，故C错误；

D、当时，物体的位移处于位移最大处，故D错误；

故选：C。

4、答案：B

解析：A、地球表面的一切物体都受重力，故弹簧振子一定受到重力作用；球对杆有向下的压力，故杆对球一定有向上的支持力；弹簧对小球有弹力，提供回复力；故A错误；

B、振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置，故B正确；

C、简谐运动的回复力，振子由A向O运动过程中，位移减小，回复力减小，故C错误；

D、弹簧振子是指弹簧与振子组成的系统，在振动过程中弹簧振子的机械能守恒，而小球机械能不守恒，故D错误。

故选：B。

5、答案：C

解析：A.由图可知周期，则频率，故A错误；

B.该质点的振幅为，故B错误；

C.时间内质点位移为负值，速度为负值，根据，回复力为正值，加速度为正值，所以时间内质点的加速度方向与速度方向相反，故C正确；

D.时质点振动到正向最大位移处，质点所受的合外力最大，故D错误。

故选C。

6、答案：C

解析：根据题意，以水平向右为坐标的正方向，振动周期是0.025s，振子从平衡位置开始向右运动，经过0.17s时，完成了到之间，因此振子正在向右加速运动到平衡位置。

故选C。

7、答案：A

解析：A.在时，弹簧振子在平衡位置，即位移，此时弹簧处于原长，不受弹力。由图像可得，速度的值（图像中该点切线的斜率）最大且方向为负，由加速度可知，当不受弹力时，加速度为零。故A正确；

B.在时，弹簧振子在负向最大位移处，即位移，此时弹簧形变量最大，弹力方向指向正方向。由图像可得，此时速度为零，由加速度可知加速度的值最大且方向为正。故B错误；

C.与A选项类似，只是时，该点切线斜率为正，则速度为正向最大值，加速度为零。故C错误；

D.与B选项类似，只是时，此时弹簧振子在正向最大位移处，速度为零，加速度值最大且方向为负。故D错误。

故选A。

8、答案：C

解析：小球由A点释放，小球的运动相当于单摆运动，单摆周期为，小球从A点由静止开始释放，则它第一次运动到B点所用时间为半个周期，即。

故选C。

9、答案：C

解析：A.因不知道简谐波的传播方向，所以无法判断此时刻质点P的振动方向。故A错误；

B.质点P在平衡位置附近振动，不随波动传播迁移，故B错误；

C.由图可知降噪声波的振幅为10 cm，故C正确；

D.降噪声波与噪声相位相反、振幅相同，降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为0，故D错误。

故选C。

10、答案：B

解析：

11、答案：；

解析：由图乙可知，时振子处于平衡位置，速度最大，下一个时刻位移为负，则速度方向为负方向，即振子的速度沿方向；

由图乙可知振子的周期为1.6s，振幅为12cm，则振子做简谐运动的表达式为

12、答案：2；84；100.7

解析：根据题意有

所以质点的振动周期

因为

根据题意知振幅

所以质点运动的路程

质点第2次经过M点的时刻为，质点第4次经过M点的时刻为

质点第6次经过M点的时刻为

根据归纳法，当n为偶数时，质点第n次经过M点的时刻为

所以

。

13、答案：1:3；1:2

解析：解：由得：振幅，角频率
由，得：频率为

同理，由得：振幅，频率
所以振幅之比是，
频率之比是
 

14、答案：0.4；负向

解析：由波动图像得波长，周期

虛线为时刻波的图像，0.3s波传播，即波沿x轴负向传播

15、答案：（1），（2）加速度逐渐变小，方向直线平衡位置（3）20（4） ，

解析：（1）由题图可知，振子A的振幅为

，

（2）由题图可知振子B的周期为10s，8s-10s这段时间，正处于范围内，

此时振子正向平衡位置运动，加速度在减小。

（3）时，A、B振子都通过平衡位置，它们速度大小相等，方向相反，从此刻起，设再经过时间t时，它们再次通过平衡位置且速度相同，其中一个振子将多振动半次，设振子振动的次数为n，则有

①

或

②

由①解得

n应为整数，不合理，舍去；

由②解得

所以时间

（4）A振子的振幅，角频率为

初相位为 ，则振子A的位移与时间的关系式为

同理，B振子的振幅，角频率为

初相位为0 ，则振子B的位移与时间的关系式为

16、

（1）答案：4cm

解析：振幅很小时，A、B间不会分离，将A与B整体作为振子，当它们处于平衡位置时，根据平衡条件得

解得形变量

平衡位置距地面高度

（2）答案：1.5N

解析：当A、B运动到最低点时，有向上的最大加速度，此时A、B间相互作用力最大，设振幅为A，此时最大加速度

取B为研究对象，有

得A对B的最大支持力

17、答案：（1）摆线长；摆球直径d；n次全振动的时间t；

（2）；准确；偏小

（3）

解析：（1）本实验是利用单摆的周期公式得出，即只要测出摆长l和周期T就能求出当地的重力加速度g，而。显然，本实验直接测量的物理量应为摆线长、摆球直径d以及完成n次全振动所用的时间t。其公式为。

（2）①若依据测量数据，作出图象，其斜率为，而，故有。图象函数式应为，如果忘记d，则函数式写为，显然图象的斜率不变，所以加速度的测量值不变。

②若根据公式，得，并计算重力加速度，如果忘记d，测量公式写为，显然测量值偏小。

（3）建立如图坐标系，并标出适当的标度，依据数学描点法画出图象如图所示，则图象的斜率大约为。依据图象求出重力加速度为。