2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第二章 机械振动 单元检测卷2（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第二章 机械振动 单元检测卷2（含解析）一、单选题（共28分）1．下列振动中属于受迫振动的是（　　）A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上振动2．一位游客在长寿湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船到达平衡位置时，甲板刚好与码头地面平齐。已知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．0.5s B．1.0s C．1.5s D．2.0s3．一弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当t=0时刻，振子经过O点，t=0.4s时，第一次到达M点，t=0.5s时振子第二次到达M点，则弹簧振子的周期可能为（　　）A．0.6s B．1.2s C．2.0s D．2.6s4．下列运动属于受迫振动的是（　　）A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B．打点计时器通电后，振针的振动C．秋千的自由摆动D．弹簧振子拉离平衡位置后释放，振子上下振动5．下列说法正确的是（　　）A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率B．为了防止桥梁发生共振而坍塌， 部队要齐步通过桥梁C．鼓手随音乐敲击鼓面时， 鼓面的振动是自由振动D．较弱声音可震碎玻璃杯， 是因为玻璃杯发生了共振6．《枫桥夜泊》中有名句：“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”。其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉“余音未绝”，分析其原因可能是（　　）A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动7．如图所示，质量为m的小球静止在竖直放置的轻弹簧上，小球和弹簧拴接在一起。现用大小为的拉力F竖直向上拉动小球，当小球向上运动的速度达到最大时撤去拉力。已知弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．小球运动到最高点时，弹簧处于压缩状态B．小球返回到初始位置时的速度大小为C．小球由最高点返回到初始位置的过程，小球的动能先增加后减少D．小球由最高点运动到最低点的过程，小球和弹簧组成的系统势能一直减小二、多选题（共12分）8．如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，关于振子的运动，下列说法正确的是（　　）A．振子从A点运动到C点时位移大小为OC，方向向右B．振子从A点运动到C点的过程中，速度在增大，加速度在减小C．振子从C点运动到A点时位移大小为，方向向右D．振子从A点运动到O点的过程中，速度先增大后减小，加速度先减小后增大9．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．t=0.4 s时，振子的速度方向向右B．t=0.8 s时，振子在O点和A点之间C．t=0.6 s和t=1.2 s时刻，振子的速度完全相同D．t=1.5 s到t=1.8 s的时间内，振子的加速度逐渐减小10．如图甲所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，图乙是弹簧振子做简谐运动时的位移—时间图象，则关于弹簧振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图象中不正确的是（　　）A． B． C． D．三、实验题（共15分）11．用如图所示的实验装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。 （1）器材和装置：①实验时除用到秒表、刻度尺、铁架台外，还应该用到下列器材中最好选用的___________（选填选项前的字母代号）。A． 长约1m的细线B． 长约1m的橡皮绳C． 长约5cm的细线 D． 直径约1cm的匀质铁球E． 直径约10cm的匀质木球②选择好器材，将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上，图甲、乙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为图___________（选填“甲”或者“乙”）的悬挂方式较好。（2）关于本实验，下列说法正确的是___________。（填字母代号）A． 需要用天平称出小球的质量B． 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动C． 测量周期时，应从摆球到达最高点时开始计时D． 为了方便测量，摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大E． 为节约时间，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期（3）据实验数据作出（T为单摆周期，l为单摆摆长）图像，发现图像是过坐标原点的倾斜直线，斜率为k，根据单摆周期公式，可以测得当地的重力加速度g=___________（用k和数学常量表示）。（4）晓西和小东同学所在的小组实验时，由于仅有量程为20cm，精度为1mm的刻度尺，同学先测出图甲单摆的周期，然后将摆长缩短一些，再测出摆长改变后的单摆周期，用刻度尺测出摆长缩短的长度，用上述测量的物理量，写出重力加速度的表达式g=___________（用、、和数学常量表示）。12．利用单摆测定重力加速度的实验步骤合理的顺序是：________.A．求出一次全振动的平均时间B．测量摆长lC．把单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂D．反复做三次，算出周期的平均值E．让单摆偏离平衡位置一个小角度，使其由静止开始摆动F．用停表测量单摆完成30～50次全振动的时间G．把测得的周期平均值和摆长数值代入周期公式中，计算出重力加速度的值四、解答题（共45分）13．（1）地球上周期是2s的单摆叫秒摆，把地球上的某秒摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为1.6m/s2，它在月球上做50次全振动用时为多少？（取10m/s2）（2）如图是一个弹簧振子的振动图像，试完成以下问题。①写出该小球位移随时间变化的关系式；②在第2s末到第3s末这段时间内，小球的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的；（变大、变小或不变）③该小球在第100s时的位移是多少，路程是多少。14．如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、50 Hz、40 Hz、10 Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b、c、d此时振动频率分别为多少？15．如图所示，一轻质弹簧上端系于天花板上，一端挂一质量为m的小球，弹簧的劲度系数为k，将小球从弹簧为自由长度时的竖直位置放手后，小球做简谐运动，则：（1）小球从放手运动到最低点，下降的高度为多少？（2）小球运动到最低点时的加速度大小为多少？16．一个周期的理想单摆叫秒摆。如果将此单摆的摆长变为，那么单摆的周期变为多少？如果不改变摆长，将这个单摆拿到月球上，已知月球上自由落体的加速度为，那么此单摆在月球上1分钟能做多少次全振动呢？已知地球表面重力加速度。
参考答案1．B【解析】【详解】受迫振动是振动系统在驱动力作用下的振动，故只有B是受迫振动。A、C是阻尼振动，D是简谐运动。故选B。2．C【解析】【详解】假设t=0时刻船刚好到达平衡位置且向上运动，则船的振动方程可写为在一个周期内的时刻为，，，其中满足题意要求的时间范围是、、，所以在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是故选C。3．A【解析】【详解】做出示意图如图，若从O点开始向右振子按下面路线振动，则振子的振动周期为如图，若从O点开始向左振子按下面路线振动，M1为M点关于平衡位置O的对称位置。则振子的振动周期为BCD错误，A正确。故选A。4．B【解析】【详解】受迫振动是在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动；A．敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；B．电磁式打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；C．秋千的自由摆动，不属于受迫振动，故C错误；D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动，属于自由振动，不属于受迫振动，故D错误；故选B。5．D【解析】【详解】A．洗衣机切断电源，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，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，故A错误；B．部队要便步通过桥梁，是为了防止出现一致的策动力，避免桥发生共振。故B错误；C．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动。故C错误；D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确。故选D。6．B【解析】【详解】停止对大钟的撞击后，大钟做阻尼振动，仍在空气中形成声波，随着能量的减弱，钟声逐渐消失。故选B。7．A【解析】【详解】A．设开始弹簧被压缩的长度为x0，根据平衡条件得撤去拉力F时，小球的速度最大，合力等于零，设此时弹簧被压缩的长度为x1，根据平衡条件得 解得 如果不撤去拉力，小球将做振幅为 的简谐运动，最高点在弹簧原长位置；撤去拉力后，小球的最高点将在弹簧原长位置以下，所以小球运动到最高点时，弹簧处于压缩状态，A正确；B．小球从初位置到返回初始位置的过程中，根据动能定理得 解得B错误；C．小球由最高点返回到初始位置的过程，弹簧的弹力始终小于小球的重力，小球的合力始终向下，合力始终做正功，小球的动能始终增加，C错误；D．小球由最高点运动到最低点的过程，小球的动能先增加后减小，因小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则系统的势能先减小后增大，D错误。故选A。8．AB【解析】【详解】A．振子从A点运动到C点时的位移是以O点为起点，C点为终点，故大小为OC，方向向右，故A正确；  BD．振子的合外力为弹簧的弹力，振子从A点运动到C点的过程中和从A点运动到O点的过程中，弹力都在减小，故由公式a＝-kx，可知加速度都在减小，速度方向和加速度方向相同，故速度在增大，故B正确D错误；C．振子从C点运动到A点时的位移是以O点为起点，A点为终点，故大小OA，方向向右，故C错误；故选AB。9．BD【解析】【详解】A．t=0.4 s时，振子由B向O运动，振子的速度向左，故A错误；B．t=0.8 s时，振子由O向A运动，振子在OA之间，故B正确；C．t=0.6 s和t=1.2 s时刻振子的速度方向相反，故C错误；D．t=1.5 s到t=1.8 s时间内振子从B运动到O，加速度逐渐减小，故D正确。故选BD。10．ABD【解析】【详解】根据简谐运动振子的加速度与位移的关系得到t=0时刻振子的加速度a=0，而且在前半个周期内加速度为负值。简谐运动的x-t图象是正弦曲线，则a-t图象也是正弦曲线，不正确的是ABD。故选ABD。11．     AD##DA     乙     B          【解析】【详解】（1）①[1]ABC．为了减少误差，要保证实验过程中摆长不能变化，则不能选用橡皮绳，摆长如果太小，单摆周期小，周期不好测量，容易出现误差，故BC错误A正确；DE．为了减少空气阻力的影响，摆球的质量要大，体积要小，即密度大，故E错误D正确。故选AD。②[2]为了减少误差，要保证实验过程中摆长不能变化，且在需要改变摆长时容易，则图乙的悬挂方式较好。（2）[3] A．本实验通过单摆的周期来测量当地的重力加速度，不需要摆球的质量，故A错误；B．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能做成圆锥摆，减少实验误差，故B正确；CE．测量周期时，从平衡位置开始计时误差较小，需测量次全振动的时间，再求周期，减少误差，故CE错误；D．当摆球摆角较小时，摆球运动看成简谐运动，则摆长一定的情况下，摆的振幅不能太大，故D错误。故选B。（3）[4]根据单摆的周期公式可得可知，图像的斜率则当地的重力加速度（4）[5]根据题意，设单摆开始的摆长为,由单摆的周期公式可得，解得12．CBEFADG【解析】【详解】利用单摆测定重力加速度的合理的实验步骤顺序是：把单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂;测量摆长l；让单摆偏离平衡位置一个小角度，使其由静上开始摆动；用停表测童单摆完成30~50次全振动的时间；求出一次全振动的平均时间；反复做三次，算出周期的平均值；把测得的周期平均值和摆长数值代入周期公式中，计算出重力加速度的值。13．（1）250s；（2）①x=5sin0.5πt（cm）；②加速度变大；速度变小；动能变小；弹性势能变大；③0；5m【解析】【详解】（1）由单摆周期公式可知联立可得解得在月球上做50次全振动用时为t＝NT月＝50×5s＝250s（2）①由题图可知小球位移随时间变化的关系式为x=5sin0.5πt（cm）②在第2s末到第3s末这段时间内，小球由平衡位置向负向最大位移运动，其加速度变大，速度变小，动能变小，弹性势能变大。③周期为4s，前100s刚好经过了25个周期，所以第100s时振子位移为零，路程为14．将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，电动机的振动频率与b钢片的固有频率最接近或相等，电动机的振动频率可能为50 Hz，则电动机转速可能为50转/秒。a、b、c、d此时都做受迫振动，振动频率均为50 Hz。【解析】【详解】将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，电动机的振动频率与b钢片的固有频率最接近，电动机的振动频率可能为50 Hz，则电动机转速可能为50转/秒。a、b、c、d此时都做受迫振动，振动频率均为50 Hz。15．（1）；（2）g【解析】【详解】（1）放手后小球到达平衡位置时弹力等于重力，弹簧伸长了x，则mg=kx解得x也是振动过程中球离平衡位置的最大距离，所以小球从放手运动到最低点，下降高度为2x，即。（2）小球在最高点时只受重力，其加速度为g，最低点和最高点对平衡位置的位移大小相等，故加速度大小相等为g。16．1s，12次【解析】【详解】根据单摆周期公式可得当时在月球上，根据可得则一分钟全振动的次数