第二章 机械振动 能力提高卷（B卷）-高二物理分层训练AB卷（人教版选择性必修第一册）

第二章 机械振动  能力提高卷（B卷）

高二物理

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

4．测试范围：人教版（2019）选择性必修第一册 第一章

5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，以向右为x的正方向，由图可知下列说法中正确的是（　　）

A．在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大

B．从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动

C．在t＝0.6 s时，弹簧振子的弹性势能最小

D．在t＝0.2 s与t＝0.6 s两个时刻，振子的速度都为零

2．一弹簧振子做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．振子的振幅为8cm B．振子的运动轨迹为余弦曲线

C．在0.1s末振子的速度方向沿x轴正方向 D．在0.2s末振子的加速度最大，速度为零

3．有一个在x方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图所示．下列关于图甲、乙、丙、丁的判断正确的是(选项中v、F、a、Ek分别表示物体的速度、受到的回复力、加速度和动能)(　　)

A．图甲可作为该物体的v－t图像

B．图乙可作为该物体的F－t图像

C．图丙可作为该物体的a－t图像

D．图丁可作为该物体的Ek－t图像

4．如图所示，在曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为，然后分别以不同的转速匀速摇把，关于振子的运动，下列说法正确的是：（　　）

A．转动摇把的转速越快，振子的振幅越大

B．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振幅最大

C．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为

D．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为

5．如图，长为l的细绳下方悬挂一小球，绳的另一端固定在天花板上O点，在O点正下方的点O'有一固定细铁钉。 将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，当小球摆至最低位置时，细绳受到铁钉的阻挡后继续运动。 下列说法正确的是（　　）

A．碰钉前后瞬间小球的加速度之比为4：1

B．碰钉前后瞬间绳的拉力之比1：4

C．碰钉前后小球离开平衡位置的最大距离之比2：1

D．小球碰钉前运动时间和碰钉后离开平衡位置到最大距离所用时间之比4：1

6．如图所示，曲面AO是一段半径为2m的光滑圆弧面，圆弧与水平面相切于O点，AO弧长为10cm，现将一小球先后从曲面的顶端A和AO弧的中点B由静止释放，到达底端的速度分别为v1和v2，经历的时间分别为t1和t2，那么    （　　）

A．v1< v2，t1<t2

B．v1>v2，t1=t2

C．v1=v2，t1=t2

D．以上三项都有可能

7．关于受迫振动，下列说法正确的是（　　）

A．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振

B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动

C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振

D．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率

8．如图，光滑水平面上置有质量分别为mA=6kg和mB=2kg的物块A、B，两物块间用劲度系数k=200N/m的轻质弹簧相连，其中A紧靠竖直墙壁，弹簧处于原长。已知弹簧振子的周期公式为，其中k为弹簧劲度系数，m为振子质量。现用水平向左的力F缓慢推动物块B，到达某一位置时保持静止，此过程力F做的功为25J；瞬间撤去推力F，下列说法正确的是（　　）

A．弹簧第一次恢复原长过程中，物块A、B及弹簧组成的系统机械能和动量都守恒

B．弹簧第一次恢复原长过程中，墙壁对物块A的冲量为30N·s

C．弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧对B的平均作用力大小为

D．在撤去推力F后的运动过程中，物块A的最大速度为3m/s

9．(2021·浙江1月选考)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示．则(　　)

A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同

B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大

C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同

D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同

10．(2022·德州市高二月考)现有一固定斜面，其下端有一个垂直于斜面的固定挡板．轻质弹簧的一端与挡板相连，另一端连接一光滑小球．现将小球由平衡位置O沿斜面向上拉动10 cm至A点，使其在AA′之间做简谐运动，B、C为斜面上的点，且xOB＝xOC.已知弹簧始终在其弹性限度内，则(　　)

A．小球经过B、C两点时，小球的速度大小相等

B．小球经过B、C两点时，弹簧的弹性势能相等

C．小球经B点向上运动四分之一个周期，其运动的路程大于10 cm

D．若将小球由平衡位置O沿斜面向上拉动5 cm后由静止释放，则小球运动的周期将变短

11．一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点．t＝0时振子的位移为－0.1 m，t＝1 s时位移为0.1 m，则(　　)

A．若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s

B．若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s

C．若振幅为0.2 m，振子的周期可能为4 s

D．若振幅为0.2 m，振子的周期可能为6 s

12．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．0.3s末和0.7s末，振子的速度相同

B．在0.4s～0.8s时间内，振子的速度和加速度方向始终相同

C．振子做简谐运动的表达式为

D．t=0.2s时，振子的位移为6cm

第Ⅱ卷

二、实验题：本题共2小题，共12分。

13．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：

（1）某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下．若要计算当地的重力加速度值，应选用第________组实验数据．

（2）以上实验中，若完成n 次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长（悬点到摆球上端的距离）为 L，用刻度尺测得摆球的直径为 d. 用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式 g＝_____．

（3）实验中某同学发现测得的重力加速度的值总是偏大，下列原因中可能的是(     )．

A．实验室处在高山上，距离海面太高

B．单摆所用的摆球质量太大了

C．实际测出 n 次全振动的时间 t，误作为（n＋l）次全振动的时间

D．以摆线长作为摆长来计算

（4）甲同学选择了合理的实验装置后，测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2—L图象中的实线OM，并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度g＝________．

（5）乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学做出的T2—L图象为(         )

A．虚线①，不平行OM       B．虚线②，平行OM

C．虚线③，平行OM        D．虚线④，不平行OM

14．在心电图、地震仪等仪器工作工程中，要进行振动记录，图甲所示的是一个常用的记录方法，在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔P，在下面放一条白纸带，当小球沿水平方向振动时，水平拉动纸带（纸带运动方向与振子振动方向垂直），笔就在纸带上画出一条曲线。

（1）若匀速拉动纸带的速度为，则在纸带上画出的曲线如图乙所示．根据图乙中的数据，可求得振子振动的周期T=________s；（取两位有效数字）

（2）若拉动纸带做匀加速运动，且振子的周期与原来相同，则在纸带上画出的曲线如图丙所示，根据图丙中的数据，可求得纸带加速度的大小a=__________。（取两位有效数字）

三、计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15．（8分）弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t=0.2s时，振子速度第一次变为-v；在t=0.5s时，振子速度第二次变为-v，已知B、C之间的距离为25cm．

（1）求弹簧振子的振幅A；

（2）求弹簧振子振动周期T和频率f；

（3）求振子在4s内通过的路程及4.1s末的位移大小．

16．（8分）小王在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置，此时的摆动角度为θ，小王通过实验测得当地重力加速度为g＝10m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向。求：

(1)单摆的振幅、摆长约为多少；

(2)估算单摆振动时最大速度v。(可能用到的公式1－cosθ＝2sin2)(计算结果均保留三位有效数字)

17．（10分）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。

18．(14分 )如图所示，将质量为mA＝100 g的平台A连接在劲度系数k＝200 N/m的弹簧上端，弹簧下端固定在地面上，形成竖直方向的弹簧振子，在A的上方放置mB＝mA的物块B，使A、B一起上下振动，弹簧原长为5 cm.A的厚度可忽略不计，g取10 m/s2.则：

(1)当系统做小振幅简谐振动时，A的平衡位置离地面C多高？

(2)当振幅为0.5 cm时，B对A的最大压力有多大？

(3)为使B在振动中始终与A接触，振幅不能超过多大？为什么？