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5（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5（含解析）一、单选题（共28分）1．《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2．2021年5月15日，中国自主研发的火星探测器“天问一号”成功着陆火星。已知在火星表面一摆长为L的单摆完成n次全振动所用的时间为t。探测器在离开火星表面返回时，在离火星表面高度为h的圆轨道以速度v绕其运行一周所用时间为T。已知引力常量为G，火星可视为匀质球体，则火星的密度为（　　）A． B． C． D．3．有一个弹簧振子，振幅为，周期为，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是（　　）A． B．C． D．4．单摆的振动图像，根据此振动图像不能确定的物理量是（　　）A．摆长 B．回复力 C．频率 D．摆角5．一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．2.6s6．一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的（　　）A．位移不变 B．速度增大 C．回复力增大 D．机械能增大7．某弹簧振子在0~5s内的振动图像如图所示。下列说法正确的是（　　）A．振子的振动周期为2s，振幅为8cmB．第2s末，振子的加速度为正向的最大值C．从第1s末到第2s末，振子在做加速运动D．第2s末，振子的速度为正向的最大值二、多选题（共12分）8．甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知（　　） A．两弹簧振子完全相同B．两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙=2∶1C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙=2∶1E．振子乙速度为最大时，振子甲速度不一定为零9．一个做简谐运动的物体，每次势能相同时，下列说法中正确的是（　　）A．有相同的动能B．有相同的加速度C．有相同的位移D．有相同的速率10．下列说法正确的是（　　）A．只有受迫振动才能发生共振现象B．只要振动受到阻力，它一定做阻尼振动C．一切振动都能发生共振现象D．若振动受到阻力，它也可能做无阻尼振动三、实验题（共15分）11．（1）某同学用在实验室做“单摆的周期T与摆长L的关系”实验，下列措施中可以提高实验精度的是___________A．选轻质、无弹性的棉线做为摆线B．单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内C．拴好摆球后，令其自然下垂时测量摆线长D．当小球摆到最高点时按下秒表开始计时E．应该将摆线拉开30°角再放手开始实验（2）若该同学，先测得摆线长为l，摆球直径为d，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为t。他测得的g值偏小，可能的原因是___________A．测摆线长时摆线拉得过紧B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C．开始计时，秒表过早按下D．在摆动过程中，由于空气阻力造成摆角逐渐变小（3）若实验中没有游标卡尺，无法测小球的直径d，该同学将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l‐T2图象。则：实验得到的l‐T2图象应是如图中的___________（选填a、b、c）；小球的直径是___________cm；实验测得当地重力加速度大小是___________m/s2（取π2=9.86）。12．根据单摆周期公式，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为___________mm；（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有___________。A．摆线要选择较细、伸缩性较小，并且尽可能长一些的B．摆球尽量选择质量较大、体积较小的C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相对平衡位置时有较大的偏角D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到起始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期TE．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期四、解答题（共45分）13．物体在任意回复力作用下振动，一定是简谐运动吗?为什么?14．在月球上周期相等的弹簧振子和单摆，把它们放到地球上后，弹簧振子的周期为T1，单摆的周期为T2，则T1和T2的关系是什么？15．如图甲所示，在水平面内，固定放置着间距为l的两平行金属直导轨，其间连接有阻值为R的电阻，电阻两端连接示波器（内阻可视为无穷大），可动态显示电阻R两端的电压。两导轨间存在大小为B、方向垂直导轨平面的匀强磁场。时一质量为m、长为l的导体棒在外力F作用下从位置开始做简谐运动，观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示的正弦曲线,取，则简谐运动的平衡位置在坐标原点O。不计摩擦阻力和其它电阻，导体棒始终垂直导轨运动。（提示：可以用图象下的“面积”代表力F所做的功）（1）求导体棒所受到的安培力随时间t的变化规律；（2）若时外力，求外力与安培力大小相等时棒的位置坐标和速度。16．两木块A、B质量分别为m、2m，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A在竖直方向做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好未离开地面。重力加速度为g，求：（1）木块A的最大加速度值；（2）B给地面的最大压力值。
参考答案1．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。2．A【解析】【详解】根据单摆的周期公式得根据黄金代换式 根据圆周运动得根据密度公式 解得故选A。3．A【解析】【详解】由题可知，，，可得初始时刻具有负方向的最大加速度，则初位移，初相位，得弹簧振子的振动方程为故选A。4．B【解析】【分析】【详解】由图知，单摆的周期由单摆的周期公式得摆长摆角而摆球所受的回复力由于摆球的质量m未知，所以无法确定其回复力。故选B。5．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。6．C【解析】【详解】单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的位移变大，速度减小，回复力F=mgsinθ变大，机械能不变。故选C。7．B【解析】【详解】A．振幅是位移的最大值的大小，故振幅8cm，而周期是完成一次全振动的时间，振动周期为4s，故A错误；B．第2s末振子的位移是负向最大，由可得加速度为正向的最大值，故B正确； C．从第1s末到第2s末振子的速度指向最大位移处，加速度指向平衡位置，所以在做减速运动，故C错误D．第2s末，振子运动到负向最大位移处，速度为零，故D错误。故选B。8．CE【解析】【详解】D．从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1则频率之比f甲∶f乙＝1∶2D错误；A．弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A错误；B．弹簧弹力公式为F＝－kx，两弹簧振子的振幅之比为2:1，由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两弹簧振子所受回复力的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1，B错误；C．简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置；C正确；E．由当振子乙到达平衡位置时，振子甲有两个可能的位置，一个是最大位移处，一个是平衡位置，E正确；故选CE。9．AD【解析】【详解】AD．做简谐运动的物体机械能守恒，当势能相同时，动能一定相同，速率一定相同，故AD正确；BC．当势能相同时，物体可能在同一位置，也可能关于平衡位置对称，位移的大小相同，但方向无法确定，同理加速度及速度的方向关系也无法确定，故BC错误。故选AD。10．AD【解析】【详解】AC．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，发生共振，所以只有受迫振动才能发生共振现象，A正确，C错误；BD．若振动的物体同时受到大小相等的阻力和动力，它的振幅不变，做无阻尼振动，B错误，D正确。故选AD。11．     ABC     BC##CB     c     1.2     9.86【解析】【详解】（1）[1]A．为了提高测量的精确度，摆线应选用伸缩不计的细线，如轻质、无弹性的棉线做为摆线，故A正确；B．单摆在同一个竖直面内摆动，防止出现圆锥摆，故B正确；C．测量摆长时应在摆球自然下垂时测量，故C正确；D．应从平衡位置（最低点）开始计时，因为在最低点，摆球的速度最大，时间测量的误差比较小，故D错误；E．应该将摆线拉开小于5°角再放手开始实验，故E错误。故选ABC。（2）[2]根据单摆的周期公式T=2π得g=LA．测摆线长时摆线拉得过紧，导致摆长偏大，重力加速度偏大，故A错误；B．摆线上端悬点末固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，摆动的过程中，周期变大，测得的重力加速度偏小，故B正确；C．开始计时时，秒表过早按下，导致周期变长，测得的重力加速度偏小，故C正确；D．在摆动过程中，由于空气阻力造成摆角变小，但周期不变，对测量重力加速度没有影响，故D错误。故选BC。（3）[4]根据g=L又L=l-则得l=T2+由数学知，l‐T2图象应是如图中的c。[5][6]由图知，纵截距0.6 cm =得d=1.2cm图线的斜率k== m/s2所以解得g=9.86m/s212．     18.5     ABE【解析】【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则，可知游标卡尺读数18 mm＋5×0.1 mm=18.5mm（2）[2] A．摆线细一些有助于减小空气阻力，伸缩性小一些以保证摆长不变，尽可能长一些使周期较大，容易测量，故A正确；B．摆球质量大一些、体积小一些能减小空气阻力对实验的影响，B正确；C．根据可知，周期T与摆幅无关，且摆角太大时，小球的运动不能看成是简谐运动，不符合实验要求，C错误；DE．测量周期时应从小球经过最低位置时开始计时，而且应记录n次全振动的时间，用去计算，D错误，E正确；故选ABE。13．不一定，见解析【解析】【详解】不一定简谐运动条件是，满足只有满足回复力与位移成正比，且方向相反的条件才是简谐运动14．【解析】【详解】弹簧振子的周期由弹簧的性质决定，故弹簧振子的周期为T1仍等于在月球上的周期单摆的周期为放到地球上后，g的增大，故单摆的周期减小，故有15．（1）；（2）和；和【解析】【详解】（1）由显示的波形可得安培力随时间变化规律：（2）棒做简谐运动，有：当时：当时，设，根据动能定理：解得：和；和16．（1）3g；（2）6mg【解析】【详解】（1）由于A做简谐运动，在最高点和最低点加速度最大，在最高点时，木块B刚好对地面的压力为零，此时弹簧弹力对A物体，根据牛顿第二定律可得木块A的最大加速度（2）由对称性可知在最低点的加速度向上对A受力分析由对B受力分析由由牛顿第三定律得