人教版江苏专用高中物理选择性必修第一册章末综合测评2机械振动含答案

这是一份人教版江苏专用高中物理选择性必修第一册章末综合测评2机械振动含答案，共9页。
章末综合测评(二)　机械振动一、单选题1．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机升空后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害。后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前缘处装置配重杆的目的主要是(　　)A．加大飞机的惯性 B．使机体更加平衡C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率D　[飞机机翼振动的原因是气流使机翼振动的周期与机翼的固有周期相互接近，机翼发生了共振现象，通过装置一个配重杆的方法改变机翼的固有周期，从而避免共振的发生，选项D正确。]2．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是(　　)A．位移 B．速度 C．加速度 D．回复力B　[做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，位移x相同，回复力相同，加速度相同，可能不同的物理量是速度，故B正确。]3．单摆在摆动过程中，下列说法正确的是(　　)A．回复力由重力和细线拉力的合力提供B．摆动到最低点时回复力为零C．动能变化的周期等于振动周期D．小球质量越大，周期越长B　[重力沿切线方向的分力提供单摆做简谐运动的回复力，故A错误；摆动到最低点时回复力为零，故B正确；小球从最高点开始摆动过程中，小球的动能先增大后减小，到达另一侧最高点时动能为零，然后再重复，故其动能的变化周期为单摆振动周期的一半，C错误；单摆的周期T＝2πeq \r(\f(l,g))，与小球的质量无关，故D错误。]4．一根弹簧原长为l0，挂一质量为m的物体时伸长x。当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子，且其振幅为A时，物体振动的最大加速度为(　　)A．eq \f(Ag,l0) B．eq \f(Ag,x) C．eq \f(xg,l0) D．eq \f(l0g,A)B　[振子的最大加速度a＝eq \f(kA,m)，而mg＝kx，解得a＝eq \f(Ag,x)，B项正确。]5．如图甲所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一钢球，把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A，由静止释放。以钢球平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立x轴，当钢球在振动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移—时间图像如图乙所示。已知钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，则(　　)甲　　　　　　乙　　　　A．t1时刻钢球处于超重状态B．t2时刻钢球的速度方向向上C．t1～t2时间内钢球的动能逐渐增大D．t1～t2时间内钢球的机械能逐渐减小D　[t1时刻，钢球位于平衡位置上方，位移为正，所以加速度为负，有向下的加速度，处于失重状态，故A错误；t2时刻，钢球位于平衡位置下方，正在远离平衡位置，速度方向向下，故B错误；t1～t2时间内，钢球的速度先增大后减小，动能先增大后减小，故C错误；t1～t2时间内，钢球克服弹力做功，根据能量守恒定律可知，钢球的机械能逐渐减小，故D正确。]6．将秒摆的周期由2 s变为1 s，下列措施可行的是(　　)A．将摆球的质量减半　 B．将振幅减半C．将摆长减半 D．将摆长减为原来的eq \f(1,4)D　[秒摆的周期由2 s变为1 s，周期变为原来的eq \f(1,2)，由单摆周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，应将摆长减为原来的eq \f(1,4)，秒摆的周期与摆球的质量、振幅无关，故选项D正确。]7．蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200 Hz，下列说法正确的是(　　)A．“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz时，丝网不振动C．当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，丝网的振幅最大D．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由丝网自身的结构所决定，与昆虫翅膀振动频率无关C　[根据共振的条件可知，驱动力的频率等于系统的固有频率时，系统达到共振，振幅达最大，故A、B错误；当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，其频率f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.005)Hz＝200 Hz，与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大，故C正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D错误。]8．如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(　　)A．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝2∶5B．两个单摆的摆长之比lⅠ∶lⅡ＝4∶25C．图线Ⅱ对应单摆摆长约为1 mD．若两条图线分别对应同一单摆在月球上和地球上的受迫振动，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线C　[由共振曲线及共振的条件可知，图线Ⅰ和Ⅱ的两个单摆的固有频率分别为0.2 Hz和0.5 Hz，周期之比TⅠ∶TⅡ＝5∶2，A错误；由单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，lⅠ∶lⅡ＝Teq \o\al( 2,Ⅰ)∶Teq \o\al( 2,Ⅱ)＝25∶4，B错误；同时可知lⅡ＝eq \f(T\o\al( 2,Ⅱ)g,4π2)≈1 m，C正确；当摆长不变时，重力加速度越大，固有频率越大，月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度，故D错误。]9．一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图像如图所示。a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平衡位置对称，则下列说法正确的是(　　)A．质点做简谐运动的方程为x＝Asineq \f(π,2)tB．质点在位置b与位置d时速度大小相同，方向不同C．质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等D．质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等C　[由题给的质点位移随时间变化的图像可知，振幅为A，周期T＝8 s，质点做简谐运动的方程为x＝Asineq \f(2π,T)t＝Asineq \f(π,4)t，选项A错误；根据简谐运动对称性可知质点在位置b与位置d时速度相同，选项B错误；质点从位置a到c与从位置b到d所用时间均为2 s，选项C正确；质点从位置a到b和从位置b到c所用的时间都是1 s，但位移大小不同，所以平均速度不相等，选项D错误。]10．如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一小球(小球可以看成质点)。在O点正下方，距O点eq \f(3l,4)处的P点固定一个小钉子。现将小球拉到点A处，轻绳被拉直，然后由静止释放小球。点B是小球运动的最低位置，点C(图中未标出)是小球能够到达的左侧最高位置。已知点A与点B之间的高度差为h，h≪l。A、B、P、O在同一竖直平面内，当地的重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)A．点C与点B高度差小于hB．点C与点B高度差大于hC．小球摆动的周期等于eq \f(3π,2)eq \r(\f(l,g))D．小球摆动的周期等于eq \f(3π,4)eq \r(\f(l,g))C　[不计空气阻力，小球在整个运动过程中机械能守恒，故运动到左侧时，最高点C与A等高，与B相差h，A、B错误；当小球从A点开始，再回到A点时为一个周期，是两个半周期之和，即T＝πeq \r(\f(l,g))＋πeq \r(\f(\f(1,4)l,g))＝eq \f(3π,2)eq \r(\f(l,g))，C正确，D错误。]11．如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt) m。t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是(　　)A．h＝1.7 mB．简谐运动的周期是2.5 sC．0.6 s内物块运动的路程为0.2 mD．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反A　[由物块简谐运动的表达式y＝0.1sin(2.5πt)m知，ω＝2.5π，T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,2.5π) s＝0.8 s，选项B错误；t＝0.6 s时，y＝－0.1 m，对小球：h＋|y|＝eq \f(1,2)gt2，解得h＝1.7 m，选项A正确；物块0.6 s内路程为0.3 m，t＝0.4 s时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同，选项C、D错误。]二、非选择题12．在利用沙摆描绘振动图像的实验中，将细沙倒在漏斗中，在细沙漏出的同时，让沙摆摆动起来，一段时间后，形成的长条形沙堆如图甲所示：两边高且粗，中间低且细。(1)如果在沙摆摆动的同时匀速拉动下方纸板(纸板上的虚线O1O2位于沙摆静止时的正下方)，则一段时间后，形成如图乙所示的曲线沙堆。分析可知，曲线沙堆在与虚线O1O2垂直距离________(选填“近”或“远”)的位置低且细。甲　　　　　　乙　　　　　　　丙(2)图丙为图乙中纸板上曲线沙堆的俯视图，沿沙摆振动方向建立x轴，沿O1O2方向建立t轴，就可利用沙堆曲线得到沙摆的振动图像。请说明为什么要匀速拉动下方纸板：_______________。[解析]　(1)单摆在摆动的过程中是变速运动，经过平衡位置时的速度最大，在最大位移处的速度为0；沙摆在相同的时间内漏下的沙子一样多，但在平衡位置附近速度大，相同时间内经过的距离长，故漏下的沙子低且细。(2)只有拉动纸板的速度恒定时，纸板的位移才与时间成正比，沿O1O2方向建立的坐标轴才可以代表时间轴。[答案]　(1)近　(2)只有拉动纸板的速度恒定时，纸板的位移才与时间成正比，沿O1O2方向建立的坐标轴才可以代表时间轴13．如图所示，轻弹簧的下端系着A、B两球，mA＝100 g，mB＝500 g，系统静止时弹簧伸长x＝15 cm，未超出弹性限度。若剪断A、B间绳，则A在竖直方向做简谐运动，求：(1)A的振幅为多大。(2)A的最大加速度为多大。(g取10 m/s2)[解析]　(1)设只挂A时弹簧伸长量x1＝eq \f(mAg,k)。由(mA＋mB)g＝kx，得k＝eq \f(mA＋mB g,x)，即x1＝eq \f(mA,mA＋mB)x＝2.5 cm。振幅A＝x－x1＝12.5 cm。(2)剪断细绳瞬间，A受最大弹力，合力最大，加速度最大。F＝(mA＋mB)g－mAg＝mBg＝mAam，am＝eq \f(mBg,mA)＝5g＝50 m/s2。[答案]　(1)12.5 cm　(2)50 m/s214．如图甲所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如图乙所示。(取g＝9.86 m/s2，π＝3.14)(1)当圆盘以0.4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？(2)若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长约为多少？(结果保留三位有效数字)甲　　　　　　　　　乙[解析]　(1)小球振动达到稳定时周期为0.4 s，频率为f＝eq \f(1,T)＝2.5 Hz。(2)由题图乙可以看出，球振动的固有频率为0.3 Hz，则单摆的固有频率为0.3 Hz，周期为eq \f(1,0.3) s，由单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))，解得l＝eq \f(T2g,4π2)＝eq \f(1,0.32)×eq \f(9.86,4×3.142) m≈2.78 m。[答案]　(1)2.5 Hz　(2)2.78 m15．(2022·浙江东阳中学高二期中)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θ(θ