第二章 机械振动 章末测试题高二上学期物理人教版选择性必修第一册.docx
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第二章机械振动章末测试题高二上学期物理人教版选择性必修第一册
2021-2022人教版(2019)高二物理选修一
第二章章末测试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定组成一个振动系统,用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,下列说法正确的是( )
A.钢球运动的最高处为平衡位置B.钢球运动的最低处为平衡位置
C.钢球速度为零处为平衡位置D.钢球原来静止时的位置为平衡位置
2.图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图像,由图可知,在t=4s时刻,质点的( )
A.速度为零,位移为正的最大值
B.速度为零,位移为负的最大值
C.加速度为正的最大值,位移为零
D.加速度为负的最大值,位移为零
3.一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法不正确的是( )
A.在10s内质点经过的路程是20cm
B.在5s末,质点的速度为零
C.t=1.5s和t=2.5s两个时刻质点的位移和速度方向都相反
D.t=1.5s和t=4.5s两时刻质点的位移大小相等,都是
cm
4.如图所示是弹簧振子做简谐运动的振动图像,可以判定( )
A.t1到t2时间内系统的动能不断增大,势能不断减小
B.0到t2时间内振子的位移增大,速度增大
C.t2到t3时间内振子的回复力先减小再增大,加速度的方向一直沿x轴正方向
D.t1、t4时刻振子的动能、速度都相同
5.把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,平衡位置为O,小球在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是( )
A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小
B.小球在A、B位置时,动能最大,加速度最大
C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功
D.小球在O位置时系统的总能量大于小球在B位置时系统的总能量
6.如图所示是一个单摆(θ<5°),其周期为T,则下列说法正确的是( )
A.仅把摆球的质量增加一倍,其周期变小
B.摆球的振幅变小时,周期也变小
C.此摆由O→B运动的时间为
D.摆球在B→O过程中,动能向势能转化
7.关于共振,下列说法正确的是( )
A.发生共振现象时物体做的一定是固有振动
B.发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同
C.一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅大
D.共振是有害的,因此在任何情况下都要尽可能避免共振
8.图示为一个单摆的共振曲线,则(取g=10m/s2)( )
A.此单摆的摆长约为2m
B.此单摆的周期约为0.5s
C.若摆长增大,共振曲线的波峰将向左移动
D.若摆长增大,共振曲线的波峰将向上移动
二、多选题
9.某简谐运动的位移一时间图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.简谐运动的振幅为2cm
B.简谐运动的周期为0.4s
C.位移一时间图像就是振动质点的运动轨迹
D.振动质点经过图像中A点时速度方向沿t轴负方向
E.在0.2s~0.3s内,振动质点的加速度越来越大
10.一单摆悬于O点,摆长为L,若在O点正下方的
点钉一个光滑的钉子,使
,将小球拉至A处释放,小球将在
间来回运动,若运动中摆线与竖直方向的夹角小于5°,重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A.摆角大小不变B.A和C两点在同一水平面上
C.周期
D.周期
11.一根张紧的绳上悬挂着4个单摆,a和d摆长相等,其余各摆摆长不等,如图所示,使d摆开始振动,则其余三摆的振动情况是( )
A.a摆的振幅最大
B.c摆的振幅最大
C.c摆的振幅、周期最大,b摆的振动周期最小
D.a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期
12.弹簧振子以O点为平衡位置,在水平方向上的A、B两点间做简谐运动,以下说法正确的是( )
A.振子在A、B两点时的速度为零位移不为零
B.振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C.振子所受的弹力方向总跟速度方向相反
D.振子离开O点的运动总是减速运动,靠近O点的运动总是加速运动
三、实验题
13.某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作:
(1)已知摆球的直径2.06cm。
把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长L。
用秒表测量单摆的周期。
当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=1,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图1所示,该单摆的周期是T=________s(结果保留三位有效数字)。
(2)测量出多组周期T、摆长L的数值后,画出T2-L图线如图2,此图线斜率的物理意义是(______)。
A.gB.
C.
D.
(3)在
(2)中,描点时若误将摆线长当作摆长,那么画出的直线将不通过原点,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小(______)。
A.偏大B.偏小C.不变D.都有可能
四、解答题
14.如图所示,某质点做简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点,其中:
(1)与a位移相同的点有哪些?
(2)与a速度相同的点有哪些?
(3)质点离平衡位置的最大距离为多大?
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,将小球从弹簧原长处由静止放手,小球在竖直方向做简谐运动,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.如图所示,一质量为m的小钢珠,用长为l的细丝线挂在水平天花板上(l远大于小钢球的半径),初始时,摆线和竖直方向的夹角为
(
<5°),不计空气阻力,释放小球后,求:
(1)小球摆到最低点所用的时间;
(2)小球在最低点受到的拉力。
17.如图所示为一单摆的共振曲线,求:
(1)单摆的周期和摆长;
(2)共振时,摆球运动过程中由回复力产生的最大加速度是多少。
(假设单摆摆动角度很小)(g取10m/s2,
;
很小时,
)
参考答案
1.D
【详解】
钢球在竖直方向做简谐运动,平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置,即钢球原来静止的位置为平衡位置,在平衡位置处速度最大,故ABC错误,D正确。
故选D。
2.A
【详解】
在t=4s时,质点的位移为正向最大,质点的速度为零,而加速度方向总是与位移方向相反,大小与位移大小成正比,则加速度为负向最大值。
故A正确,BCD错误。
故选A。
3.C
【详解】
A.由题图可知1s的路程为2cm,则10s内质点经过的路程为20cm,A正确,不符合题意;
B.5s末,质点运动至最大位移处,速度为零,B正确,不符合题意;
C.t=1.5s和t=2.5s两个时刻的位移方向相反,但速度方向相同,C错误,符合题意;
D.题图对应的函数关系为
代入数据t=1.5s和t=4.5s可知,两个时刻的位移大小相等,都为
cm,D正确,不符合题意。
故选C。
4.A
【详解】
A.t1到t2时间内,x减小,弹力做正功,系统的动能不断增大,势能不断减小,A正确;
B.0到t2时间内,振子的位移减小,速度增大,B错误;
C.t2到t3时间内,振子的位移先增大再减小,所以回复力先增大再减小,C错误;
D.t1和t4时刻振子的位移相同,即位于同一位置,其速度等大反向,动能相同,D错误。
故选A。
5.A
【详解】
A.小球在平衡位置时动能最大,加速度为零,A正确;
B.小球在A、B位置时,动能最小,加速度最大,B错误;
C.小球靠近平衡位置时,回复力做正功,远离平衡位置时,回复力做负功,C错误;
D.在小球振动过程中系统的总能量不变,D错误.
故选A。
6.C
【详解】
AB.根据
单摆的周期与摆球的质量无关,与振幅无关,AB错误;
C.由平衡位置O运动到左端最大位移处需要的时间是四分之一周期,摆由O→B运动的时间为
,C正确;
D.摆球由最大位置B向平衡位置O运动的过程中,重力做正功,摆球的重力势能转化为动能,即摆球在B→O过程中,势能转化为动能,D错误。
故选C。
7.B
【详解】
A.发生共振现象时物体做的一定是受迫振动,A错误;
B.发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同,振幅达到最大,B正确;
C.驱动力的频率越接近固有频率时物体的振幅越大,故一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅小,C错误;
D.共振有时是有利的,要加以利用,有时是有害的,要避免发生,D错误。
故选B。
8.C
【详解】
AB.由图可知,该单摆的固有频率为0.5Hz,固有周期为2s,由单摆的周期公式
可得,此单摆的摆长为
AB错误;
CD.若摆长增大,固有频率增大,固有频率减小,共振曲线的波峰将向左移动,C正确,D错误。
故选C。
9.ABE
【详解】
A.由图象可得,简谐运动的振幅为2cm,故A正确;
B.由图象可得,简谐振动的周期为0.4s,故B正确;
C.该图象表示质点的位移随时间变化的规律,不是质点的运动轨迹,故C错误;
D.由图象可知质点A向x轴正向运动,即A点速度方向沿x轴正方向,故D错误;
E.在0.2s运动至0.3s的过程,振动质点远离平衡位置,振动质点的加速度越来越大,故E正确。
故选ABE。
10.BD
【详解】
AB.小球在运动过程中,摆线的拉力不做功,只有重力做功,其机械能守恒,可知,A和C两点在同一水平面上。
由于摆长会发生变化,所以摆角大小是变化的,故A错误B正确。
CD.小球从A摆到B的时间为:
从B到C的时间为:
故小球的运动周期为:
故C错误D正确。
故选BD。
11.AD
【详解】
CD.a、b、c三个单摆都在驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的频率(周期)即为d摆的固有频率(周期),所以四个摆的振动频率(周期)都相等,即为d摆的固有频率(周期),C错误D正确;
AB.当驱动力的频率等于物体的固有频率时,振幅最大,由于a摆和d摆摆长相等即固有频率相等,a摆达到共振,振幅最大,B错误A正确。
故选AD。
12.AD
【详解】
A.振子在A、B两点时的速度为零,但位移为最大,A正确;
B.振子经过O点时速度方向不变,B错误;
C.弹力的方向有时也与速度方向相同,C错误。
D.振子离开O点运动时,加速度方向与速度方向相反,是减速运动;靠近O点运动时,加速度方向与速度方向相同,是加速运动,D正确。
故选AD。
13.2.28CC
【详解】
(1)[1]秒表的读数为
T=60s+7.4s=67.4s
根据题意可得
解得周期为
T=2.28s
(2)[2]根据单摆的周期公式
整理得
可知图线斜率表示
故选C。
(3)[3]由题意可得
以l为横轴图线不过原点,相当于图线平移,斜率不受影响,所得到的重力加速度与原来相比,其大小不变。
故选C。
14.
(1)b、e、f;
(2)d、e;(3)2cm
【详解】
(1)位移是矢量,位移相同意味着位移的大小和方向都要相同,由题图可知与a位移相同的点有b、e、f.
(2)速度也是矢量,速度相同则要求速度的大小和方向都要相同,由题图可知与a速度相同的点有d、e.
(3)由图可知质点离平衡位置的最大距离为2cm。
15.
(1)
;
(2)g
【详解】
(1)放手后小球到达平衡位置时,弹簧伸长了x1,则
mg=kx1
由简谐运动的对称性可知,小球从平衡位置到最低点,弹簧的伸长量
x2=x1
小球从放手运动到最低点下降的高度为
x=x1+x2=
(2)在最低点时,对小球受力分析,由牛顿第二定律
解得小球运动到最低点时的加速度大小为
a=g
16.
(1)
;
(2)3mg-2mgcosθ
【详解】
(1)由题意可知小球摆动的周期为
所以小球摆到最低点所用的时间为
(2)设小球摆到最低点时的速度大小为v,根据机械能守恒定律有
设此时小球所受拉力大小为F,根据牛顿第二定律有
联立上面两式解得
17.
(1)2s,1m;
(2)0.8
【详解】
(1)由图象知单摆的固有频率为0.50Hz,即
根据
得
(2)由图象可知,共振时,振幅为A=8cm,设摆线与竖直方向最大偏角为θ,因摆线与竖直方向偏角很小,所以
最大加速度
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