人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 第二章《机械振动》单元测试（原卷+解析卷）

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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·河北·衡水市冀州区第一中学高二期末）关于简谐振动，以下说法哪一个是错误的（　　）A．若振子完成若干次全振动，则其路程正比于全振动的次数B．振子受到的回复力始终正比于位移C．每次振子经过同一地点时的速度必相同D．每次振子经过同一地点时的加速度必相同2．（2022·江西·南昌十中高二阶段练习）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．2.6s3．（2022·山东省沂南第一中学高二开学考试）松子以其独特的香味、丰富的植物脂肪含量，成为了坚果界的宠儿。在我国东北地区，为了提高采摘效率，工程技术人员发明了振动器，将振动器固定在树干上，如图所示，机车带动振动器振动，使松果落下。则（　　）A．针对不同树干，落果效果最好时的振动频率相同B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大C．振动器正常工作时，不同树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同D．振动器对不同树干作用结束后，树干的自由振动频率相同4．（2022·江西·南昌十中高二阶段练习）如图所示为单摆做阻尼振动的位移x随时间t变化的图像，t1、t2时刻的位移大小均为2cm，t3时刻的位移大于2cm。关于摆球在t1、t2和t3时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（　　）A．摆球在t1时刻的机械能等于t2时刻的机械能B．摆球在t1时刻的动能等于t2时刻的动能C．摆球在t1时刻的重力势能等于t2时刻的重力势能D．摆球在t3时刻的速度大于t2时刻的速度5．（2022·山东师范大学附中高二阶段练习）一质点做简谐运动的振动图像如图所示，在和时刻这个质点的（　　）A．加速度相同 B．位移相同C．速度相同 D．回复力相同6．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，一带正电小球以O点为平衡位置在B、C间做简谐运动，取水平向右为振子相对平衡位置的位移的正方向，当小球运动到B点时突然施加一水平向右的匀强电场，则下列说法正确的是（　　）A．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点B．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点左侧C．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点右侧D．带电小球接下来将不再做简谐运动7．（2022·湖北·南漳县第一中学高二阶段练习）如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振动物体的位移x随时间t的变化如图乙所示，则由图可知（　　）A．t=0.2s时，振动物体的加速度方向向右B．t=0.6s时，振动物体的速度方向向右C．在t=0.4s到t=0.8s时间内，振动物体的动能逐渐增大D．在t=0到t=2.4s时间内，振动物体通过的路程是80cm8．（2022·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零B．振子在C点和D点的回复力相同C．时，振子的速度方向为竖直向上D．到的时间内，振子通过的路程为3cm9．（2022·山东省沂南第一中学高二开学考试）图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球拉至A点，此时细线处于张紧状态。由静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，小于5且大小未知，同时由连接到计算机的力传感器得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母以及重力加速度g均为已知量）。不计空气阻力。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法中正确的是（　　）A．该单摆的周期为t0B．该单摆的摆长为C．增大摆球质量，周期将变大D．将此单摆从赤道处移到北极，单摆的周期将变大10．（2022·云南·开远市第一中学校高二期末）如图所示，一单摆摆长为l，在其悬挂点O的正下方 处的P点有一个钉子，摆线在钉子的右侧．现将摆球向其平衡位置左侧移动，移到摆线与竖直成5°角时无初速释放，则它振动的周期为（　　）A．T＝2π B．T＝2πC．T＝π＋π D．无法确定不定项选择题（每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）11．（2021·天津实验中学高三阶段练习）如图所示，将可视为质点的小物块用轻弹簧悬挂于拉力传感器上，拉力传感器固定于天花板上，将小物块托起一定高度后释放，拉力传感器记录了弹簧拉力 F 随时间 t 变化的关系如图所示。以下说法正确的是（　　）A．t0时刻弹簧弹性势能最大 B．2t0站时刻弹簧弹性势能最大C．t0时刻弹簧弹力的功率为 0 D．t0时刻物体处于超重状态12．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量是乙的质量的4倍，弹簧振子做简谐运动的周期T＝2π，式中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数。当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中（　　）A．甲的振幅是乙的振幅的4倍B．甲的振幅等于乙的振幅C．甲的最大速度是乙的最大速度的D．甲的振动频率是乙的振动频率的2倍13．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中，小球在O点时，弹簧处于原长，A、B为关于O点对称的两个位置，现在使小球带上负电，并让小球从B点静止释放，那么下列说法不正确的是（　　）A．小球仍然能在A、B间做简谐运动，O点是其平衡位置B．小球从B点运动到A点的过程中，动能一定先增大后减小C．小球仍然能做简谐运动，但其平衡位置不在O点D．小球从B点运动到A点，其动能的增加量一定等于电势能的减少量14．（2021·山东·临朐中学高二阶段练习）图甲是用力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量的装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像，其中F的最大值，已知摆球质量，重力加速度取，取9.8，不计摆线质量及空气阻力。下列说法正确的是（　　）A．单摆周期为0.8s B．单摆摆长为0.64mC．F的最小值 D．若仅将摆球质量变为200g，单摆周期不变三、非选择题（共6小题，共54分）15．（6分）（2021·辽宁·高三阶段练习）某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，将两根等长细绳固定在铁架台的水平横杆上，两悬点的间距与细绳长度相等，两绳下端系上一个匀质小钢球，构成一个“单摆”，如图所示。该同学利用光电计数器测量小球前后摆动的周期，他把光源A固定在与小球自然下垂时的球心在同一水平线上的位置，将光电计数器B放在同一水平线上的另一侧，A发出的光束通过小球遮挡形成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号进行记录和显示。（1）测得细绳长为l，小球直径为d，则该单摆的摆长为____；（2）将小球向前拉开一个小角度由静止释放并从小球第一次经过平衡位置处时开始计时，测得小球经过时间t向后回到平衡位置时，B接收到的脉冲数为N，则该单摆的振动周期为____；（3）则测得的重力加速度的表达式为g=________（用所测物理量的符号表示）。16．（8分）（2022·江西·南昌十中高二阶段练习）小李同学在“用单摆测定重力加速度”实验中：(1)用游标卡尺测实验所用的匀质小球的直径D，如图所示，则小球的直径D是 _____mm。(2)下列做法正确的是 _____。（填正确答案的标号）A．为减少误差应选用轻质小球                            B．记录摆球完成一次全振动的时间C．选用的细线应细、质量小，且不易伸长            D．从摆球到达最高位置时开始计时(3)如果他在实验中误将49次全振动记为50次，测得的g值______填“偏大”或“偏小”或“准确”）(4)实验时改变摆长，测出几组摆线长度为l和对应的周期T的数据作出l-T2图像。如图2，利用图2中给出的坐标求出重力加速度，其表达式g=_____。（用T1、T2、l1、l2、D、π表示）若该同学实验操作步骤完全正确，那么纵轴截距的绝对值是 _____。（用D表示）(5)小刘同学将一个单摆挂在测力传感器的探头上，用测力探头和计算机组成的试验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力（摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图（a）所示的F-t图像。然后使单摆保持静止，得到如图（b）所示的图像。那么：①此单摆的周期为_____s。②设摆球在最低点时势能为零，已测得当地重力加速度为g，单摆的周期用T表示，那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式_____。（用题中所给字母表示）17．（8分）（2021·全国·高二课时练习）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)在第末到第末这段时间内，小球的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该小球在第时的位移是多少？路程是多少？18．（10分）（2021·全国·高二单元测试）一半径为10cm的小球漂浮在水面上时恰好有一半体积浸没在水中，如图所示。现将小球向下按压5cm后放手，忽略空气阻力，小球在竖直方向上的运动可视为简谐运动，测得振动其周期为0.4s，以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示。其中A为振幅，分析小球的运动：(1)写小球位移函数表达式；(2)求小球12s内所经历的路程和位移各是多少c 19．（10分）（2022·全国·高一课时练习）如图所示，用两根长度都为L的细绳悬挂一个小球A，绳与水平方向的夹角为α。使球A垂直于纸面做摆角小于5°的摆动，当它经过平衡位置的瞬间，另一小球B从A球的正上方自由下落，此后A球第3次经过最低点时B球恰击中A球，求B球下落的高度h。20．（12分）（2021·全国·高一课时练习）如图甲所示，一个三角形物块固定在水平桌面上，其光滑斜面的倾角为θ=30°，物体A的质量为mA=0.5 kg，物体B的质量为mB=1.0 kg（A、B均可视为质点），物体A、B并列在斜面上且压着一劲度系数为k=125 N/m的轻弹簧，弹簧的下端固定，上端拴在A物体上，物体A、B处于静止状态。（g取10 m/s2）（1）求此时弹簧的压缩量是多少；（2）将物体B迅速移开，物体A将做周期为0.4 s的简谐运动，若以沿斜面向上的方向为正方向，请在图乙所给的坐标系中作出物体A相对平衡位置的位移随时间的变化曲线图，并在图中标出振幅；（3）将物体B迅速移开，试证明物体A在斜面上做简谐运动。