章末检测卷2机械振动-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

(3)对于由小球 A、B及弹簧组成的系统：当 A、B两者速 度相同时，弹簧有最大弹性势能E,设共同速度为v,由 动量守恒定律及能量守恒定律有Mv?=(M+m)v ⑤ E?=_Mo-_(M+m)2 ⑥ 联立⑤⑥式解得Ep=1.25 J。 答案(1)5 m/s (2)5 m/s (3)1.25 J 章末检测卷二 机械振动 1.D 物体的简谐运动并不是只在水平方向发生，各个方 向都有可能发生，选项A错误；简谐运动是最简单的振 动，选项 B错误；物体做简谐运动的轨迹并不是正弦曲 线，选项C错误；若物体的振动图像是正弦曲线，则其一 定是做简谐运动，选项D正确。 2.D 飞机抖动得厉害是因为发生了共振现象，想要解决 这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别 增大，在飞机机翼前缘处安装一个配重杆，改变的是机 翼的固有频率，故选项D正确。 3.C 单摆的周期与摆球的质量无关，但当水从球中向外 流出时，等效摆长是先变长后变短再加到原值，因而周 期先变大后变小再回到原值，故选项C正确。 4.A A=8×10-3m,T=0.5 s,w==4π,初始时刻具 有负方向的最大加速度，则初相位为φ=2,故振动方 程应为x=8×10?3sin(4mt+否)m,故选项A正确。 5.B 题目规定向右为正方向，由题图乙可判断，第 0.2 s 末质点位于O点且从O向A 运动，故速度方向为负方 向，即O→A,A错误；由题图乙可判断第 0.4 s末质点 位于A点，由于做简谐运动的物体加速度的方向总是 指向平衡位置，故加速度方向是A→0,B正确；由题图 乙可判断在0.1～0.3 s内，质点先从 BO段中的某点向 平衡位置运动，速度逐渐增大，过O点后继续运动，速度 逐渐减小，由于质点振动的周期为0.8 s,所以质点振动 了4T,,根据对称性，可判断质点通过的路程大于5 cm, C错误；在0.2～0.4s内质点从O向A 运动，速度逐渐 减小，故动能在逐渐减小，D错误。 6.B 受迫振动的频率与驱动力的频率相同；当物体受迫 振动时，驱动力的频率与振子的固定频率越接近，振幅 越大。由题图甲可得，f?>fm,A?>Am。若c状态所 对应的图像是曲线I,由于f<f?,所以曲线Ⅱ所对 应的状态可能是图像中的a点，故 A错误，B正确；若b 状态所对应的是曲线Ⅱ,由于f?>f,所以图线I的 状态不可能是a点和c点，故C、D选项错误。 7.C 据题意，两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于5°, 把两球在圆弧上的运动看作等效单摆，等效摆长等于圆 弧的半径，则 A、B 两球的运动周期分别为 TA= 2m√,T?=2m√唇，,两球第一次到达O点的时间分 t=4T=查√,a=4Ta=2√唇，别为 ,由于 R?<R?,则tA<tg,故两小球第一次相遇点的位置一定 在O点的右侧，故选C。 8.BC 单摆摆动过程中，机械能守恒，在最高点时重力势 能最大，最低位置时动能最大，故选项B正确，选项 A 错误；在B点，Ep=E?+E=EA,故选项C正确，选项 D错误。 9.AD 物体的位移为x,则物体所受的合力F=—k?x一 k?x=—(k?+k?)x=-3kx,D正确，C错误；可见物体做 的是简谐运动，由简谐运动的对称性可得OC=OB,A 正确，B错误。 10.AC 根据受迫振动的特点，共振筛的振动频率等于偏 心轮的转动频率，当偏心轮的转速为36 r/min 时，共振 f=36Hz=0.6 Hz,增大电压，偏心筛的振动频率为 轮的转动频率将增大，根据题图乙的共振曲线可知，若 共振筛的振动频率由0.6 Hz 逐渐增大到0.8 Hz,筛 子的振幅会增大，当频率为0.8 Hz时振幅最大，A正 确，B错误；由题图乙知筛子的固有频率为0.8 Hz,由 题意，增大筛子质量，可增大筛子的固有周期，筛子的 固有频率将减小，由于开始时偏心轮的转动频率小于 筛子的固有频率，若筛子的固有频率减小，则固有频率 更接近筛子的振动频率，可知筛子的振幅会增大，当筛 子的固有频率减小到0.6 Hz 时振幅最大，C正确，D 错误。故选A、C。 11.解析(1)单摆的周期T=n,,由单摆周期公式 T= 2m√营可得，g=47L_4aL。 (2)悬点到易拉罐重心的距离是单摆的摆长，只测出悬 点O到易拉罐上方的节点A的距离，把OA距离当作 g=4m22可知，所测重摆长，则所测摆长L偏小，由 力加速度偏小。 (1)?~2L答案 (2)偏小 12.解析(1)螺旋测微器的主尺读数为5.5 mm, 可动刻度读数为0.01×48.0 mm=0.480 mm, 则最终读数为5.980 mm。 34 (2)由题知，从单摆运动到最低点开始计时且记数为 1,到第 n次经过最低点所用的时间为t,则单摆的全振 N=”21, T=青=n-1,动的次数为 ,周期为 单摆的摆长为l=L+2, 由单摆的周期公式T=2m√g, 得-Da+量 (3)公式中，重力加速度的测量值与摆长有关，所以要 尽可能选择细、轻且不易伸长的线作为摆线，故 A正 确；为了减小误差，需要在单摆经过平衡位置时开始计 时，且选用体积较小的摆球，故 BC错误；应用图像法 处理实验数据可以减小实验误差，测量多组周期 T和 摆长1,作l-T2关系图像来处理数据，故D正确。 答案 0)50 t-a (3)AD 13.解析 (1)由题意知，小球30 s内完成全振动的次数： n=1×(21-1)=10,故小球运动的周期T=n=3s。 (2)设球以窗上沿为悬点做单摆运动的周期为T?, 以房顶为悬点做单摆运动的周期为T?, 则由题意知，T?=2m√I,T?=2m√th, 故T=2+2=2(2m√g+2m√th), 解得 h=3 m。 答案(1)3 s (2)3 m 14.解析(1)使砝码随滑块一起做简谐运动的回复力是 滑块对砝码的静摩擦力。 对M、m 整体：F=kx=(M+m)a, 对m:f=ma, f=M+km,由以上两式可得 所以k=M+m。 (2)f=k·A=2(M+m, 方向指向平衡位置。 (3)fm=μmg=k'A A。=mg=e(M+m)g。 Mmm答案(1)滑块对砝码的静摩擦力 (2)?(MAm,,方向指向平衡位置 (3)匹(M+m)g 15.解析(1)在最高点 A,有FA=mgcos 0, 在最低点B,有F?-mg=mk, 由题图乙可知FA=0.495 N,F,=0.510 N, 从A到B,滑块机械能守恒，有 mgR(1-cos 0)=2m2, 解得m=0.05 kg。 (2)完成一次全振动的时间为一个周期，由题图乙得小 滑块做简谐运动的周期T=5 s, 由题意可知T=2m√营，,解得R=0.1 m。 答案(1)0.05 kg (2)0.1 m 章末检测卷三 机械波 1.D 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波， 同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就 能知道车辆的速度，其工作原理利用的是多普勒效应。 2.B 由题图可知，声波从发射到被接收所经过的总时间 为t=0.15×4s=0.6s,该处海水的深度为h=2= 1530×0.6m=459m,故选B。 3.B 拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前 传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波 λ=学，波速不变，频的频率与振动的频率相等。根据 率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波 长增大，衍射现象更明显，故B正确，ACD错误。 4.C 由一kx=ma可知，质点a的加速度最大，故 A 错 误。质点b处于平衡位置，速度最大，故 B错误。波沿 x轴正方向传播时由“同侧法”得b向y轴正方向运动， 故C正确。同理，波沿x轴负方向传播时，质点a向下 运动，质点c向上运动，c先回到平衡位置，故D错误。 5.C 两列简谐横波在同一介质中传播，波速相同，故 A 不符合题意，此时a 波上质点P的运动方向沿y轴负 向，由上下坡法可知，波沿x轴负向传播，则知此时b波 上的质点Q正沿y轴正向运动，故B不符合题意；在简 谐横波传播过程中，介质中质点只上下振动，不会沿 x 轴运动，故C符合题意；由题图可知，两列波波长之比λ :λ=2:3,波速相同，由波速公式 v=λf得，a、b两列 波频率之比为f。:f=3:2,所以在质点P完成 30次 全振动的时间内质点Q可完成20次全振动，故 D不符 合题意。 35 ◆高中物理·选择性必修第一册（人教版 章末检测卷二 机械振动 (满分：100分，时间：90分钟) 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每：4.有一个弹簧振子，振幅为0.8cm,周期为 小题给出的四个选项中，第1一7题只有 0.5s,初始时刻具有负方向的最大加速 一项符合题目要求，每小题4分：第8~10 度，则它的振动方程是 () 题有多项符合题目要求，每小题6分，全 A.-8X10'sin (4x+)m 部选对的得6分，选对但不全的得3分， 有选错的得0分。 B.x-8X10sin (4xl-)m 1.关于简谐运动，下列说法正确的是( C.8X10sin()m A.简谐运动一定是水平方向的运动 B.所有的振动都可以看作是简谐运动 D.x=8X10sin(牙1+)m C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲 5.一个质点，在A、B间做简谐运动，平衡位 线形的轨迹线 置为O,如图甲所示，它的振动图像如图乙 D.只要振动图像是正弦曲线，物体一定做 所示，设向右为正方向，下列说法正确的是 简谐运动 2.在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天 后不久，飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起 0.2\0.470.60.81 来，而且越抖越厉害。后来人们经过了艰 0 甲 苦的探索，利用在飞机机翼前缘处安装一 A.第0.2s末质点的速度方向是A→O 个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞 B.第0.4s末质点的加速度方向是A→O 机机翼前缘处安装配重杆的目的主要是 C.在0.1~0.3s内质点通过的路程为 5cm A.加大飞机的惯性 D.在0.2一0.4s内质点的动能在逐渐 B.使机体更加平衡 增加 C.使机翼更加牢固 6.某弹簧振子在两种不同驱动力作用下做受 D.改变机翼的固有频率 迫振动，达到稳定时的振动图像如图甲中 3.把空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方 的曲线I和曲线Ⅱ所示。图乙为该弹簧振 有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满 子的共振曲线，图中a、b、c为共振曲线上 水到水流完的过程中，其振动周期() 的三点，则 A.不变 B.变大 C.先变大后变小再回到原值 D.先变小后变大再回到原值 50 A.若c状态所对应的振动图像是曲线I,:9.如图所示，物体系在两弹 则曲线Ⅱ对应的状态可能是图乙中的 簧之间，弹簧劲度系数分 b点 别为k,和k2,且k=k, B.若c状态所对应的振动图像是曲线I, k,=2k,两弹簧均处于自然状态。现在向 则曲线Ⅱ对应的状态可能是图乙中的 右拉动物体，然后释放，物体在B、C间振 a点 动，O为平衡位置（不计阻力），设向右为正 C.若b状态所对应的振动图像是曲线Ⅱ， 方向，物体相对O点的位移为x,则下列判 则曲线I对应的状态可能是图乙中的 断正确的是 c点 A.物体做简谐运动，OC=OB D.若b状态所对应的振动图像是曲线Ⅱ， B.物体做简谐运动，OC≠OB 则曲线I对应的状态可能是图乙中的 C.物体所受合力F=一kx a点 D.物体所受合力F=一3kx 7.如图所示，两段光滑圆弧轨 09 10.如图甲所示，把一个筛子用四根弹簧支撑 道半径分别为R1和R2,圆 起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转 R 心分别为O,和O2,所对应 0 一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一 的圆心角均小于5°，在最低 个共振筛，该共振筛的共振曲线如图乙所 点O平滑连接。M点和V M0 N 示。已知增大电压可使偏心轮转速提高， 点分别位于O点左右两侧，MO的距离小 增加筛子质量可增大筛子的固有周期。 于VO的距离。现分别将位于M点和N 现在，在某电压下偏心轮的转速为 点的两个小球A和B(均可视为质点)同时 36rmin,要增大筛子的振幅，下列措施可 由静止释放。关于两小球第一次相遇点的 行的是 位置，下列判断正确的是 A.恰好在O点 心 B.一定在O点的左侧 H C.一定在O点的右侧 甲 D.条件不足，无法确定 A.升高电压 B.降低电压 8.如图所示，A、B分别为单摆 C.增加筛子质量 D.诚小筛子质量 做简谐运动时摆球的不同位 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 置。其中，位置A为摆球摆 11.(6分)暑假期间，几名同学到郊外野游， 动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线。 登上一座小荒山后，一时 以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球 兴起他们想利用学过的知 在摆动过程中 识粗略测量一下他们所在 A.位于B处时动能最大 处的重力加速度。于是他 B.位于A处时势能最大 们用长线拴好一个易拉罐P,爬到树上系 C.在位置A的势能大于在位置B的动能 在树枝上做成一个简易单摆，如图所示。 D.在位置B的机械能大于在位置A的机 然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行 械能 了测量。同学们首先测出摆长L,然后将 51 ◆高中物理·选择性必修第一册（人教版 易拉罐拉开一个小角度，由静止释放，使 B.当单摆经过最高位置时开始计时 易拉罐在竖直平面内摆动（树枝始终静 C.质量相同、体积不同的摆球，应选用体 止)，用电子手表测出单摆完成n次全振 积较大的 动所用的时间t。 D.测量多组周期T和摆长，作1-T2关 (1)利用测量数据计算山顶处重力加速度 系图像来处理数据 的表达式g一 13.(12分)正在修建的房顶上固定 (2)若振动周期测量正确，但由于难以确 的一根不可伸长的细线垂到三 定易拉罐重心，只是测出悬点O到易拉罐 楼窗沿下，某同学应用单摆原理上沿 上方的节点A的距离，并把OA距离当作 测量窗的上沿到房顶的高度，先 摆长，这样计算出来的重力加速度值比真 将线的下端系上一个小球，发现 CB 实值 (选填“偏大”“偏小”或 当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触 “相等”)。 且保持竖直，他打开窗子，让小球在垂直 12.(8分)某研究性学习小组在进行“用单摆 于墙的竖直平面内摆动，如图所示，从小 测定重力加速度”的实验中（实验装置如 球第1次通过图中的B点开始计时，第 图甲所示)，已知单摆在摆动过程中的最 21次通过B点用时30s:球在最低点B 大偏角小于5°。在测量单摆的周期时，从 时，球心到窗上沿的距离为1m,当地重 单摆运动到最低点开始计时且记数为1， 力加速度g取π2(m/s2):根据以上数 到第n次经过最低点所用的时间为t。在 据，求： 测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得 (1)小球运动的周期T是多少？ 摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最 (2)房顶到窗上沿的高度h是多少？ 上端)为L,再用螺旋测微器测得摆球的 直径为d(读数如图乙所示)。 铁架台 摆线 可标记 ○摆球 甲 (1)摆球的直径为d= mm (2)用上述物理量的符号写出重力加速度 的一般表达式g 0 (3)实验结束后，同学们在讨论如何能够 提高测量结果的精确度时，提出了以下建 议，其中可行的是 0 A.尽可能选择细、轻且不易伸长的线作 为摆线 52 14.(14分)如图所示，弹簧 15.(14分)将测力传感器连接到计算机上就 振子在光滑水平面上 00000M 可以用来测量快速变化的力，图甲表示小 以振幅A做简谐运动，质量为M的滑块 滑块（可视为质点）沿固定的光滑半球形 上面放一个质量为m的砝码，砝码随滑块 容器内壁在竖直平面内的A、A'之间来回 一起做简谐运动，已知弹簧的劲度系数为 滑动，A、A'两点到O点连线与竖直方向 k,试求： 的夹角相等且都为0,0小于5°。图乙表 (1)使砝码随滑块一起运动的回复力是什 示滑块对器壁的压力F随时间t变化的 么力？它跟位移成正比的比例常数k等 曲线，且图中1=0为滑块从A点开始运 于多少？ 动的时刻，试根据力学规律和题中（包括 (2)当滑块运动到振幅一半位置时，砝码 图中)所给的信息，求：(g取10m/s) 所受回复力有多大？方向如何？ 1F/N 0.510 (3)当砝码与滑块的动摩擦因数为：时， 0.495-- 要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大 A BA' 0234× n 乙 振幅为多大？ (1)小滑块的质量m: (2)容器的半径R。 53