第2章 机械振动 单元检测 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第2章 机械振动 单元检测 （word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 180.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-11 18:21:30 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第2章 机械振动 单元检测
一、单项选择题（共5小题）
1. 一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移 与时间 的关系图线如图所示，由图可知
A. 质点振动的频率为
B. 质点的振幅为
C. 在 和 两时刻，质点的速度方向相同
D. 在 和 两时刻，质点的加速度方向相同
2. 如图所示，一单摆在做简谐运动。下列说法正确的是
A. 单摆的振幅越大，振动周期越大
B. 摆球质量越大，振动周期越大
C. 若将摆线变短，振动周期将变大
D. 若将单摆拿到月球上去，振动周期将变大
3. 关于单摆，下列说法正确的是
A. 摆球做匀速圆周运动 B. 摆动到最低点时加速度为零
C. 速度变化的周期等于振动周期 D. 振动的频率与振幅有关
4. 光滑的水平面上叠放着质量分别为 和 的两木块 、 ，木块 与一劲度系数为 的水平轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块间的动摩擦因数为 ，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使这两个木块一起振动（不发生相对滑动），弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小为 ，则振动的最大振幅为
A. B. C. D.
5. 一质点做简谐运动的振动方程是 ，则
A. 在 至 内，速度与加速度方向始终相同
B. 在 时，质点具有沿 轴正方向的最大加速度
C. 在 时，质点的速度方向与加速度方向均沿 轴正方向
D. 在 时，回复力最大，速度方向沿 轴负方向
二、双项选择题（共4小题）
6. 关于简谐振动，以下说法中正确的是
A. 回复力总指向平衡位置
B. 加速度、速度方向永远一致
C. 在平衡位置加速度、速度均达到最大值
D. 在平衡位置速度达到最大值，而加速度为零
7. 关于简谐运动的物体的位移、加速度和速度间的关系，下列说法正确的是
A. 位移减小时，加速度减小速度增大
B. 位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体的运动方向改变时，加速度的方向不变
8. 如图为某鱼漂的示意图。当鱼漂静止时，水位恰好在 点。用手将鱼漂往下按，使水位到达 点。松手后，鱼漂会上下运动，水位在 、 之间来回移动。不考虑阻力的影响，则
A. 鱼漂的运动是简谐运动
B. 水位在 点时，鱼漂的速度最大
C. 水位到达 点时，鱼漂具有向下的加速度
D. 鱼漂由上往下运动时，速度越来越大
9. 如图所示， 、 分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置，其中，位置 为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线，以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中
A. 摆球位于 处时动能最大
B. 摆球位于 处时势能最大
C. 摆球在位置 的机械能等于在位置 的机械能
D. 摆球在位置 的机械能大于在位置 的机械能
三、多项选择题（共1小题）
10. 单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是
A. 摆线质量不计
B. 摆线长度不可伸缩
C. 摆球的直径比摆线的长度小得多
D. 只要是单摆的运动就一定是简谐运动
四、填空题（共1小题）
11. 如图为一单摆的振动图象，由图可知该单摆的振幅为 ，频率为 ；由该图象还可以了解该单摆 、 等信息。
五、解答题（共2小题）
12. 如图所示。水平固定且倾角为 的光滑斜面上有两个质量均为 的小球 、 。它们用劲度系数为 的轻质弹簧连接，现对 施加一水平向左的推力 使 、 均静止在斜面上，此时弹簧的长度为 ，求：
（1）弹簧原长。
（2）推力 的大小。
13. 跳水运动员训练时从 跳台双脚朝下自由落下，小明同学利用手机连拍功能，连拍了多张照片。测得其中两张连续的照片中运动员双脚离水面的高度分别为 和 ， 取 。求：
（1）运动员从开始下落到脚入水的时间 ；
（2）估算手机连拍时间间隔 。
六、实验题（共1小题）
14. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用游标卡尺测得摆球的直径 。取 。
（1）让刻度尺的零刻度对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，摆线只画了部分，那么单摆的摆长是 。
（2）若用秒表测得了 次全振动的时间，如图乙所示，则单摆的周期是 。
（3）根据测得的实验数据可知，当地的重力加速度大小 （结果保留两位小数）
（4）若发现测得当地的重力加速度比实际的当地重力加速度大，则下列原因可能正确的是 。
A.测得的摆长偏小
B.测得的周期偏小
答案
1. D
【解析】由图读出质点的振动周期 ，则频率 ，A错误；质点的振幅等于其位移的最大值，由图可读出振幅 ，B错误；在 时刻，图线的斜率为正，所以速度沿正方向，在 时刻，图线的斜率为负，所以速度沿负方向，C错误；由于简谐运动的加速度 ，在 和 两时刻，质点的位移相同，所以加速度方向相同，D正确。
2. D
3. C
4. C
5. B
6. A， D
【解析】回复力是把物体拉回到平衡位置的力，A对；加速度方向始终指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能远离平衡位置，B错误；平衡位置位移为零，据 知加速度为零，势能最小，动能最大，速度最大，C错，D对。
7. A， D
8. A， B
【解析】设鱼漂的横截面积为 ， 点以下的长度为 。当鱼漂静止时，水位恰好在 点，此时鱼漂所受浮力等于重力，即 。可取 点所在位置为平衡位置，取竖直向下为正方向，当鱼漂被向下按 时，水位在 点上方 处，此时合力为 ，同理可得水位在 点下方时也满足此式。因为 、 、 都是确定量，所以上述关系式满足简谐运动的条件（），鱼漂做的是简谐运动，故A正确；水位在 点时，鱼漂处于平衡位置，速度最大，故B正确；水位到达 点时，鱼漂具有向上的加速度，故C错误；鱼漂由上往下运动时，可能加速也可能减速，故D错误。故选A、B。
9. B， C
【解析】摆球摆动过程中机械能守恒， 为最高位置，势能最大，动能为零，在最低点时，动能最大，势能为零，故AD错误，BC正确。
故选BC。
10. A， B， C
【解析】单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不可伸缩。把单摆的运动作为简谐运动来处理是有条件的，只有在偏角很小（），且不计空气阻力的情况下才能将单摆的运动视为简谐运动，故选A、B、C。
11. ；；周期；任意时刻摆球的位移（或位置）
【解析】由振动图象可以看出，振动的振幅为 ，周期为 ，频率为 。由该图象还可以了解该单摆周期、任意时刻摆球的位移（或位置）。
12. （1）
【解析】以 为研究对象，可知， 的重力沿斜面方向的分力等于弹簧的弹力：，又 ，解得弹簧原长 。
故答案为：弹簧原长是 。
（2）
【解析】以整体为研究对象，受力分析，系统处于平衡状态，沿斜面方向有：
，得 。
故答案为：推力 的大小为 。
13. （1）
【解析】由自由落体下落高度 ，解得：。
（2）
【解析】设下降到双脚离水面的高度分别为 和 的时间分别为 和 ，下降的高度分别为 和 ，由自由落体规律可得：
由① ⑤联立，解得 。
14. （1）
【解析】摆长为单摆自然下垂时摆线的长度与摆球的半径之和，所以摆长为刻度尺的读数 摆球的半径，即：。
（2）
【解析】根据秒表的读数规则，可知秒表的示数为
所以单摆的周期为 。
（3）
【解析】根据单摆的周期公式
可得 。
（4） B
【解析】根据单摆的周期公式
可得
若测得的摆长偏小，由上式可知测得的重力加速度偏小，故A错误；
若测得的周期偏小，由上式可知测得的重力加速度偏大，故B正确。
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一、单项选择题（共5小题）
1. 一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移 与时间 的关系图线如图所示，由图可知
A. 质点振动的频率为
B. 质点的振幅为
C. 在 和 两时刻，质点的速度方向相同
D. 在 和 两时刻，质点的加速度方向相同
2. 如图所示，一单摆在做简谐运动。下列说法正确的是
A. 单摆的振幅越大，振动周期越大
B. 摆球质量越大，振动周期越大
C. 若将摆线变短，振动周期将变大
D. 若将单摆拿到月球上去，振动周期将变大
3. 关于单摆，下列说法正确的是
A. 摆球做匀速圆周运动 B. 摆动到最低点时加速度为零
C. 速度变化的周期等于振动周期 D. 振动的频率与振幅有关
4. 光滑的水平面上叠放着质量分别为 和 的两木块 、 ，木块 与一劲度系数为 的水平轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块间的动摩擦因数为 ，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使这两个木块一起振动（不发生相对滑动），弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小为 ，则振动的最大振幅为
A. B. C. D.
5. 一质点做简谐运动的振动方程是 ，则
A. 在 至 内，速度与加速度方向始终相同
B. 在 时，质点具有沿 轴正方向的最大加速度
C. 在 时，质点的速度方向与加速度方向均沿 轴正方向
D. 在 时，回复力最大，速度方向沿 轴负方向
二、双项选择题（共4小题）
6. 关于简谐振动，以下说法中正确的是
A. 回复力总指向平衡位置
B. 加速度、速度方向永远一致
C. 在平衡位置加速度、速度均达到最大值
D. 在平衡位置速度达到最大值，而加速度为零
7. 关于简谐运动的物体的位移、加速度和速度间的关系，下列说法正确的是
A. 位移减小时，加速度减小速度增大
B. 位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体的运动方向改变时，加速度的方向不变
8. 如图为某鱼漂的示意图。当鱼漂静止时，水位恰好在 点。用手将鱼漂往下按，使水位到达 点。松手后，鱼漂会上下运动，水位在 、 之间来回移动。不考虑阻力的影响，则
A. 鱼漂的运动是简谐运动
B. 水位在 点时，鱼漂的速度最大
C. 水位到达 点时，鱼漂具有向下的加速度
D. 鱼漂由上往下运动时，速度越来越大
9. 如图所示， 、 分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置，其中，位置 为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线，以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中
A. 摆球位于 处时动能最大
B. 摆球位于 处时势能最大
C. 摆球在位置 的机械能等于在位置 的机械能
D. 摆球在位置 的机械能大于在位置 的机械能
三、多项选择题（共1小题）
10. 单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是
A. 摆线质量不计
B. 摆线长度不可伸缩
C. 摆球的直径比摆线的长度小得多
D. 只要是单摆的运动就一定是简谐运动
四、填空题（共1小题）
11. 如图为一单摆的振动图象，由图可知该单摆的振幅为 ，频率为 ；由该图象还可以了解该单摆 、 等信息。
五、解答题（共2小题）
12. 如图所示。水平固定且倾角为 的光滑斜面上有两个质量均为 的小球 、 。它们用劲度系数为 的轻质弹簧连接，现对 施加一水平向左的推力 使 、 均静止在斜面上，此时弹簧的长度为 ，求：
（1）弹簧原长。
（2）推力 的大小。
13. 跳水运动员训练时从 跳台双脚朝下自由落下，小明同学利用手机连拍功能，连拍了多张照片。测得其中两张连续的照片中运动员双脚离水面的高度分别为 和 ， 取 。求：
（1）运动员从开始下落到脚入水的时间 ；
（2）估算手机连拍时间间隔 。
六、实验题（共1小题）
14. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用游标卡尺测得摆球的直径 。取 。
（1）让刻度尺的零刻度对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，摆线只画了部分，那么单摆的摆长是 。
（2）若用秒表测得了 次全振动的时间，如图乙所示，则单摆的周期是 。
（3）根据测得的实验数据可知，当地的重力加速度大小 （结果保留两位小数）
（4）若发现测得当地的重力加速度比实际的当地重力加速度大，则下列原因可能正确的是 。
A.测得的摆长偏小
B.测得的周期偏小
答案
1. D
【解析】由图读出质点的振动周期 ，则频率 ，A错误；质点的振幅等于其位移的最大值，由图可读出振幅 ，B错误；在 时刻，图线的斜率为正，所以速度沿正方向，在 时刻，图线的斜率为负，所以速度沿负方向，C错误；由于简谐运动的加速度 ，在 和 两时刻，质点的位移相同，所以加速度方向相同，D正确。
2. D
3. C
4. C
5. B
6. A， D
【解析】回复力是把物体拉回到平衡位置的力，A对；加速度方向始终指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能远离平衡位置，B错误；平衡位置位移为零，据 知加速度为零，势能最小，动能最大，速度最大，C错，D对。
7. A， D
8. A， B
【解析】设鱼漂的横截面积为 ， 点以下的长度为 。当鱼漂静止时，水位恰好在 点，此时鱼漂所受浮力等于重力，即 。可取 点所在位置为平衡位置，取竖直向下为正方向，当鱼漂被向下按 时，水位在 点上方 处，此时合力为 ，同理可得水位在 点下方时也满足此式。因为 、 、 都是确定量，所以上述关系式满足简谐运动的条件（），鱼漂做的是简谐运动，故A正确；水位在 点时，鱼漂处于平衡位置，速度最大，故B正确；水位到达 点时，鱼漂具有向上的加速度，故C错误；鱼漂由上往下运动时，可能加速也可能减速，故D错误。故选A、B。
9. B， C
【解析】摆球摆动过程中机械能守恒， 为最高位置，势能最大，动能为零，在最低点时，动能最大，势能为零，故AD错误，BC正确。
故选BC。
10. A， B， C
【解析】单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不可伸缩。把单摆的运动作为简谐运动来处理是有条件的，只有在偏角很小（），且不计空气阻力的情况下才能将单摆的运动视为简谐运动，故选A、B、C。
11. ；；周期；任意时刻摆球的位移（或位置）
【解析】由振动图象可以看出，振动的振幅为 ，周期为 ，频率为 。由该图象还可以了解该单摆周期、任意时刻摆球的位移（或位置）。
12. （1）
【解析】以 为研究对象，可知， 的重力沿斜面方向的分力等于弹簧的弹力：，又 ，解得弹簧原长 。
故答案为：弹簧原长是 。
（2）
【解析】以整体为研究对象，受力分析，系统处于平衡状态，沿斜面方向有：
，得 。
故答案为：推力 的大小为 。
13. （1）
【解析】由自由落体下落高度 ，解得：。
（2）
【解析】设下降到双脚离水面的高度分别为 和 的时间分别为 和 ，下降的高度分别为 和 ，由自由落体规律可得：
由① ⑤联立，解得 。
14. （1）
【解析】摆长为单摆自然下垂时摆线的长度与摆球的半径之和，所以摆长为刻度尺的读数 摆球的半径，即：。
（2）
【解析】根据秒表的读数规则，可知秒表的示数为
所以单摆的周期为 。
（3）
【解析】根据单摆的周期公式
可得 。
（4） B
【解析】根据单摆的周期公式
可得
若测得的摆长偏小，由上式可知测得的重力加速度偏小，故A错误；
若测得的周期偏小，由上式可知测得的重力加速度偏大，故B正确。
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