第2章 机械振动单元检测（Word版含答案）

2022春（新教材）粤教版物理选择性第一册第2章：机械振动含参考答案
粤教版（2019）选择性必修第一册第2章：机械振动
一、选择题。
1、（双选）以弹簧振子为例，振子做简谐运动的过程中，有两点A、A′关于平衡位置对称，则振子(　　)
A．在A点和A′点的位移相同
B．在A点和A′点的位移大小相同
C．在两点处的速度可能相同
D．在两点处的加速度可能相同
2、某质点做简谐运动，其位移随时间变化的函数关系式为x＝5sincm，则下列关于质点运动的说法正确的是(　　)
A．质点做简谐运动的振幅为10 cm
B．质点做简谐运动的周期为4 s
C．在t＝4 s时质点的速度最大
D．在t＝4 s时质点的加速度最大
3、把在北京调准的摆钟由北京移到赤道，则摆钟(　　)
A．变慢了，要使它恢复准确，应该增加摆长
B．变慢了，要使它恢复准确，应该减短摆长
C．变快了，要使它恢复准确，应该增加摆长
D．变快了，要使它恢复准确，应该减短摆长
4、洗衣机的脱水桶正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法不正确的是(　　)
A．切断电源后，洗衣机做的是受迫振动
B．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大
C．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小
D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
5、如图所示，小球m连在轻质弹簧的一端，放在光滑水平面上，弹簧的另一端固定在墙上，O点为它的平衡位置，把m拉到A点，OA＝1 cm，轻轻释放，经0.2 s运动到O点，如果把m拉到A′点，使OA′＝2 cm，弹簧仍在弹性限度范围内，则释放后运动到O点所需要的时间为(　　)
A．0.2 s B．0.4 s C．0.3 s D．0.1 s
6、（多选）弹簧振子在水平方向上做简谐运动，下列说法中正确的是(　　)
A．振子在平衡位置，动能最大，势能最小
B．振子在最大位移处，势能最大，动能最小
C．振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，总机械能减小
D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变
7、弹簧振子做简谐运动，振子运动范围为0.8 cm，周期为0.5 s，计时开始时具有正向最大加速度，则它的振动方程是(　　)
A．x＝8×10－3sinm
B．x＝4×10－3sinm
C．x＝8×10－3sinm
D．x＝4×10－3sinm
8、（双选）如图所示，同一地点的A、B两个单摆做简谐运动的图像中，实线表示A的运动图像，虚线表示B的运动图像。以下关于这两个单摆的判断中正确的是(　　)
A．这两个单摆的摆球质量一定相等
B．这两个单摆的摆长一定不同
C．这两个单摆的最大摆角一定相同
D．这两个单摆的振幅一定相同
9、下列叙述中不属于共振现象的有(　　)
A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂
B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音
C．海上风暴引起的强烈震动所产生的次声波(频率f＜20 Hz)可使海员丧命
D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大
10、一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是(　　)
11、一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是(　　)
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
12、（双选）如图所示，A、B为两简谐运动的图像，下列说法正确的是(　　)
A．A、B之间的相位差是 B．A、B之间的相位差是π
C．B比A超前 D．A比B超前
二、填空含实验题。
13、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值偏小，可能是因为(　　)
A．摆球的质量太大
B．测摆长时，将线长加小球的直径作为摆长
C．测周期记录全振动次数时，将n次全振动误记为(n＋1)次
D．摆球上端未固定牢固，摆动中出现松动，摆线变长
14、某同学用单摆定测重力加速度，实验装置如图甲所示。
(1)实验前测出单摆的摆长为l，实验时，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度由静止释放，使之做简谐运动，在摆球经过________位置时开始计时，记录n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度为g＝________(用测得的物理量符号表示)。
(2)多次改变摆长，重复实验，测出每次实验的摆长l及小球摆动的周期T，作出l T2图像，如图乙所示，根据图像求得当地的重力加速度g＝________ m/s2。(结果保留三位有效数字)
三、解答类习题。
15、（计算题）某质点做简谐运动的振动图像如图所示。根据图像中的信息，回答下列问题：
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？
(2)质点在10 s末和20 s末的位移分别是多少？
(3)质点在15 s和25 s末分别向什么方向运动？
(4)质点在前30 s内的运动路程是多少？
16、（计算题）火车在轨道上行驶时，由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动。如果防震弹簧每受104 N的力将被压缩20 mm，而每根弹簧的实际负荷为5 000 kg，已知弹簧的振动周期T＝2π，问车速为多大时，列车振动得最剧烈？(设钢轨长为12.5 m，g取10 m/s2)
17、（计算题）如图所示，一块涂有炭黑的玻璃板，质量为2 kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动，一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图所示的曲线，测得sOA＝1.5 cm，sBC＝3.5 cm。求自玻璃板开始运动，经过多长时间才开始接通电动音叉的电源？接通电源时玻璃板的速度是多大？
2022春（新教材）粤教版物理选择性第一册第2章：机械振动含参考答案
粤教版（2019）选择性必修第一册第2章：机械振动
一、选择题。
1、（双选）以弹簧振子为例，振子做简谐运动的过程中，有两点A、A′关于平衡位置对称，则振子(　　)
A．在A点和A′点的位移相同
B．在A点和A′点的位移大小相同
C．在两点处的速度可能相同
D．在两点处的加速度可能相同
【答案】BC　
2、某质点做简谐运动，其位移随时间变化的函数关系式为x＝5sincm，则下列关于质点运动的说法正确的是(　　)
A．质点做简谐运动的振幅为10 cm
B．质点做简谐运动的周期为4 s
C．在t＝4 s时质点的速度最大
D．在t＝4 s时质点的加速度最大
【答案】C　
3、把在北京调准的摆钟由北京移到赤道，则摆钟(　　)
A．变慢了，要使它恢复准确，应该增加摆长
B．变慢了，要使它恢复准确，应该减短摆长
C．变快了，要使它恢复准确，应该增加摆长
D．变快了，要使它恢复准确，应该减短摆长
【答案】B　
4、洗衣机的脱水桶正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法不正确的是(　　)
A．切断电源后，洗衣机做的是受迫振动
B．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大
C．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小
D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
【答案】C　
5、如图所示，小球m连在轻质弹簧的一端，放在光滑水平面上，弹簧的另一端固定在墙上，O点为它的平衡位置，把m拉到A点，OA＝1 cm，轻轻释放，经0.2 s运动到O点，如果把m拉到A′点，使OA′＝2 cm，弹簧仍在弹性限度范围内，则释放后运动到O点所需要的时间为(　　)
A．0.2 s B．0.4 s C．0.3 s D．0.1 s
【答案】A　
6、（多选）弹簧振子在水平方向上做简谐运动，下列说法中正确的是(　　)
A．振子在平衡位置，动能最大，势能最小
B．振子在最大位移处，势能最大，动能最小
C．振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，总机械能减小
D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变
【答案】ABD　
7、弹簧振子做简谐运动，振子运动范围为0.8 cm，周期为0.5 s，计时开始时具有正向最大加速度，则它的振动方程是(　　)
A．x＝8×10－3sinm
B．x＝4×10－3sinm
C．x＝8×10－3sinm
D．x＝4×10－3sinm
【答案】B　
8、（双选）如图所示，同一地点的A、B两个单摆做简谐运动的图像中，实线表示A的运动图像，虚线表示B的运动图像。以下关于这两个单摆的判断中正确的是(　　)
A．这两个单摆的摆球质量一定相等
B．这两个单摆的摆长一定不同
C．这两个单摆的最大摆角一定相同
D．这两个单摆的振幅一定相同
【答案】BD　
9、下列叙述中不属于共振现象的有(　　)
A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂
B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音
C．海上风暴引起的强烈震动所产生的次声波(频率f＜20 Hz)可使海员丧命
D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大
【答案】D　
10、一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是(　　)
【答案】C　
11、一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是(　　)
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
【答案】D　
12、（双选）如图所示，A、B为两简谐运动的图像，下列说法正确的是(　　)
A．A、B之间的相位差是 B．A、B之间的相位差是π
C．B比A超前 D．A比B超前
【答案】AD　
二、填空含实验题。
13、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值偏小，可能是因为(　　)
A．摆球的质量太大
B．测摆长时，将线长加小球的直径作为摆长
C．测周期记录全振动次数时，将n次全振动误记为(n＋1)次
D．摆球上端未固定牢固，摆动中出现松动，摆线变长
【答案】D　
14、某同学用单摆定测重力加速度，实验装置如图甲所示。
(1)实验前测出单摆的摆长为l，实验时，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度由静止释放，使之做简谐运动，在摆球经过________位置时开始计时，记录n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度为g＝________(用测得的物理量符号表示)。
(2)多次改变摆长，重复实验，测出每次实验的摆长l及小球摆动的周期T，作出l T2图像，如图乙所示，根据图像求得当地的重力加速度g＝________ m/s2。(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)平衡　　 (2)9.62
【解析】(1)摆球经过平衡位置时速度最大，在摆球经过平衡位置时开始计时测量误差最小，记录n次全振动的时间为t，则单摆的周期T＝，由单摆周期公式T＝2π可知g＝。
(2)根据T＝2π得g＝，图线过坐标原点，当l＝1.0 m时，T2＝4.1 s2，代入公式可得g＝9.62 m/s2。
三、解答类习题。
15、（计算题）某质点做简谐运动的振动图像如图所示。根据图像中的信息，回答下列问题：
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？
(2)质点在10 s末和20 s末的位移分别是多少？
(3)质点在15 s和25 s末分别向什么方向运动？
(4)质点在前30 s内的运动路程是多少？
【答案】(1)20 cm　 (2)20 cm　0 　(3)负方向　负方向　 (4)60 cm
【解析】(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小，由题图看出，此距离为20 cm。
(2)质点在10 s末的位移x1＝20 cm，在20 s末的位移x2＝0。
(3)15 s末质点的位移为正，15 s后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15 s末向负方向运动，同理可知，25 s末质点也向负方向运动。
(4)前30 s质点先是由平衡位置沿正方向运动了20 cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20 cm处，故30 s内的总路程为60 cm。
16、（计算题）火车在轨道上行驶时，由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动。如果防震弹簧每受104 N的力将被压缩20 mm，而每根弹簧的实际负荷为5 000 kg，已知弹簧的振动周期T＝2π，问车速为多大时，列车振动得最剧烈？(设钢轨长为12.5 m，g取10 m/s2)
【答案】19.9 m/s
【解析】由题意可知弹簧在做受迫振动，要使振动最强烈，必然使弹簧发生共振，此时必须满足：f驱＝f固(或T驱＝T固)。
根据题意知，防震弹簧的劲度系数为
k＝＝ N/m＝5×105 N/m
由于每根弹簧的实际负荷为m＝5 000 kg，
所以弹簧的固有周期为T固＝2π＝2π s＝ s
当振动最强烈时有T驱＝＝ s＝ s
故火车的速度为v＝≈19.9 m/s。
17、（计算题）如图所示，一块涂有炭黑的玻璃板，质量为2 kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动，一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图所示的曲线，测得sOA＝1.5 cm，sBC＝3.5 cm。求自玻璃板开始运动，经过多长时间才开始接通电动音叉的电源？接通电源时玻璃板的速度是多大？
【答案】0.1 s　0.1 m/s
【解析】由题意可得，振针的振动周期T0＝＝0.2 s，经过OA与BC所用时间均为T＝＝0.1 s，则由匀变速直线运动规律有sBC－sOA＝2aT2，得玻璃板的加速度a＝1 m/s2
A点速度vA＝＝＝0.2 m/s
O点速度v0＝vA－aT＝0.1 m/s
由v0＝at得时间t＝＝0.1 s
即经过0.1 s才开始接通电动音叉的电源，且接通电源时玻璃板的速度为0.1 m/s。