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8（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8（含解析）一、单选题（共28分）1．在“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中，下列做法正确的是（　　）A．为测量摆线长，必须使单摆处于水平拉直状态B．单摆偏离平衡位置的角度必须严格控制在以内C．当单摆经过最高点时开始计时，单摆完成30次全振动所用的时间t，用作为单摆的振动周期D．当单摆经过平衡位置时开始计时，单摆完成30次全振动所用的时间t，用作为单摆的振动周期2．下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（　　）A．隔墙有耳是因为波的衍射现象B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C．学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是因为波的干涉D．在两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强3．一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4．如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　）A．a、b、c单摆的固有周期关系为Ta＝Tc>TbB．b、c摆振动达到稳定时，c摆振幅较大C．达到稳定时b摆的振幅最大D．由图乙可知，此时b摆的周期Tb小于t05．一单摆做简谐运动，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6．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/s7．一只单摆，在第一个星球表面上的振动周期为，在第二个星球表面上的振动周期为。若这两个星球的质量之比，半径之比，则等于（　　）A． B． C． D．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．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10．一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等，但方向相反，那么这两个时刻弹簧振子的（　　）A．速度一定大小相等，方向相反 B．加速度一定大小相等，方向相反C．位移一定大小相等，方向相反 D．以上三项都不对三、实验题（共15分）11．某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后，为进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周期 ，式中Ic为由该摆决定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重心C的距离。如图甲，实验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，实验数据见表，并测得摆的质量m＝0.50 kg。r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64 （1）由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示________。（2）Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为________（保留到小数点后二位）。（3）若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。12．“利用单摆测重力加速度”的实验中：（1）用游标卡尺测量小钢球直径，读数如图所示，读数为________mm；（2）下列最合理的装置是_________；A． B．C． D．（3）测单摆周期时，当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次，测出经过该位置N次所用时间为t，则单摆周期为T＝________；（4）该同学根据实验数据，利用计算机拟合得到的方程为：T2＝4.04l+0.05。由此可以得出当地重力加速度g＝________m/s2（π取3.14，结果保留2位有效数字），从方程中可知T2与l没有成正比关系，其原因可能是________。A．计算摆长时，可能加了小球的直径B．小球摆动过程中，可能摆角太大C．开始计时时，小球可能在最高点D．计算摆长时，可能只算了绳长四、解答题（共45分）13．一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。14．波源的振动能否是无阻尼的自由振动?为什么?15．物体在任意回复力作用下振动，一定是简谐运动吗?为什么?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．D【解析】【详解】A．测量摆线长，必须使单摆处于竖直状态，故A错误；B．单摆偏离平衡位置的角度一般控制在以内，但也可以稍微超过5°，故B错误；CD．应当单摆经过平衡位置时开始计时，这时摆球速度最大计时误差最小，单摆完成30次全振动所用的时间t，则用作为单摆的振动周期，故C错误，D正确。故选D。2．D【解析】【详解】A.隔墙有耳是因为波绕过障碍物继续传播,即波的衍射现象,A正确;B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的,与单摆的摆长无关,B正确;C.音叉振动时会产生干涉的声波,在音叉周围产生强弱相间的区域学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,C正确;D.在两列波的叠加区域，某质点到两列波源的距离相等,若两个波源初相位相同,该质点的振动一定加强,而若两个波源初相位相反,则该点振动减弱,D错误;故选D。3．C【解析】【详解】ABD．由振动图像可知，和时刻质点的位移大小相等、方向相反，则加速度和回复力也大小相等、方向相反，故A、B、D错误；C．在和时刻质点的位置关于平衡位置对称，而且都沿负方向运动，所以速度相同，故C正确；故选C。4．B【解析】【分析】【详解】A．由单摆周期公式T＝可知，a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=Tc<TbA错误；BC．因为Ta＝Tc，所以c摆发生共振，达到稳定时，c摆振幅较大，b摆的振幅最小，B正确，C错误；D．受迫振动的周期等于驱动力的周期，所以三个单摆的周期相同，故Tb等于t0，D错误。故选B。5．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。6．A【解析】【详解】共振是指机械系统所受驱动力的频率与该系统的固有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。共振筛中，当驱动力频率和共振筛的固有频率相等时，共振筛发生共振，共振筛的振幅最大。根据题意，共振筛的固有频率为5 Hz，电动机某电压下，电动偏心轮的频率应该等于共振筛的频率，周期为则转速为BCD错误，A正确。故选A。7．A【解析】【详解】由单摆的周期公式可知故再由可得可知故选A。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．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。10．BC【解析】【详解】BC．由弹簧振子的运动规律知，当弹簧弹力大小相等、方向相反时，这两时刻振子的位移大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，BC正确。AD．由于振子的运动方向在两时刻可能相同，也可能相反，故AD错误。故选BC。11．     T2r     kg·m2     0.17     不变【解析】【详解】（1）[1]由可得＋r2所以图中纵轴表示T2r。（2）[2][3]Ic单位与mr2单位一致，因为mr2的国际单位为kg·m2，所以Ic的国际单位为kg·m2；结合＋r2和题图中的截距和斜率，解得Ic的值约为0.17。（3）[4]重力加速度g的测量值是通过求斜率得到的，与质量无关，所以若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值不变。12．     9.7或9.8     D          9.8     D【解析】【详解】（1）[1]用游标卡尺测量小钢球直径读数为9mm+0.1mm×7=9.7mm（2）[2]固定摆线时要用铁夹夹住固定，防止摆球摆动时摆长变化；摆球要用质量大体积相对较小的铁球，以减小相对阻力；摆线要用无弹力的细丝线；故选D。（3）[3]单摆周期为（4）[4]根据可得则解得g=9.8m/s2 [5]由T2＝4.04l+0.05可知图像在纵轴上有正截距，可能是计算摆长时忘记加上了小球的半径，即计算摆长时只算了绳长；若是计算摆长时加了小球的直径，则图像在纵轴出现负截距；而摆角大小对周期无影响；而开始计时时小球在最高点，可能会造成测量周期的误差，则对图像的斜率有影响，从而影响重力加速度的测量值，综上所述，选项D正确，ABC错误。故选D。13．1s，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14．见解析【解析】【详解】不能是自由振动，不然波源和外界无相互作用，不能把能量传播出去，也就无法形成波动。15．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