第二章 机械振动 单元测试-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

人教版高中物理选择性必修第一册第二章机械振动单元测试 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 评卷人 得分 一、单选题（共24分） 1．（本题4分）下列日常生活中常见情形中不属于机械振动的是（    ） A．水中浮标上下浮动 B．秋千的摆动 C．拨动后的琴弦 D．表针沿表盘转动 2．（本题4分）弹簧振子的振幅增大为原来的2倍时，下列说法正确的是（   ） A．周期增大为原来的2倍 B．周期减小为原来的 C．周期不变 D．以上说法都不正确 3．（本题4分）做简谐运动的物体经过平衡位置时，下列说法错误的是（　　） A．位移为0 B．回复力为0 C．加速度为0 D．动能最大 4．（本题4分）单摆的振动图像如图所示，单摆的摆长为（    ）. A．0.4m B．0.8m C．1.0m D．9.8m 5．（本题4分）物理小组的同学用单摆测当地的重力加速度。他们测出了摆线的长度l和摆动周期T，获得多组T与l的数据，再以为纵轴、l为横轴画出函数关系图像，如图线甲、乙所示。已知图线甲与纵轴的截距为a，图线乙与横轴的截距为b，图线斜率均为k。下列说法正确的是（　　） A．图线甲符合实际情况，摆球半径为a B．图线乙符合实际情况，摆球直径为b C．测得当地的重力加速度大小为 D．由于未考虑摆球半径，测得的重力加速度值偏小 6．（本题4分）如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂着四个摆。当a摆振动的时候，其余各摆在a摆的驱动下也逐步振动起来，不计空气阻力，达到稳定时，b摆的振动图像如图乙。下列说法正确的是（　　） A．稳定时b摆的振幅最大 B．稳定时d摆的周期最小 C．由图乙可以得到b摆的固有周期 D．由图乙可以得到a摆的固有周期 评卷人 得分 二、多选题（共18分） 7．（本题6分）下列关于弹簧振子的说法中，正确的是（    ） A．任意的弹簧和任意的小球都可以构成弹簧振子 B．弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度 C．弹簧振子中小球的体积不能忽略 D．弹簧振子的小球一旦振动起来就不能停下 8．（本题6分）如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。则下列说法正确的是（　　） A．A和B均做简谐运动 B．作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C．B对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功 D．B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功 9．（本题6分）物理实验室研究物体在弹簧弹力作用下的运动规律。如图甲所示，弹簧竖直放置，下端固定在地面上，当弹簧处于自然长度时，将一盒子无初速度地放在与弹簧上端相连的薄板上，测出物体的速度与弹簧长度l的关系如图乙，图线与横轴交点坐标为已知薄板与弹簧的质量可忽略，盒子的质量为，弹簧一直处在弹性限度内，重力加速度大小为，空气阻力不计，则（　　） A．盒子做匀变速直线运动 B．当弹簧长度为时，盒子的加速度大小等于 C．弹簧的劲度系数为 D．盒子的最大速度为 评卷人 得分 三、实验题（共20分） 10．（本题8分）某同学做“用单摆测重力加速度”的实验时，只测量了悬点与小球上端结点之间的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小球的半径和当地的重力加速度g。 (1)如果实验中所得到的T2-L关系图像如图所示，那么真正的图像应该是a、b、c中的___________。 (2)由图像可知，小球的半径r=__________cm；当地的重力加速度g=__________m/s2。（π2=9.86） (3)某同学用指针式多用电表粗略测金属丝的阻值。他将红黑表笔分别插入“+”、“-”插孔中，将选择开关置于“×10”挡位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测量阻值时发现指针偏转角度较大。试问：为减小实验误差，该同学应将选择开关置于“_________”位置。（选填“×1”、“×100”） 11．（本题12分）(1)将一单摆a悬挂在力传感器的下面，让单摆小角度摆动，图甲记录了力传感器示数F随时间t的变化关系，随后将这个单摆和其他两个单摆拴在同一张紧的水平绳上（c的摆长和a的摆长相等，b的摆长明显长于a的摆长），并让a先摆动起来。则单摆a的摆长为___________，单摆c的摆动周期___________（填“大于”“小于”或“等于”）单摆b的摆动周期。 现在用单摆a测定重力加速度的实验装置如图甲所示。 (2)组装单摆时，应在下列器材中选用_____ A．长度为1m左右的细线 B．长度为10cm左右的橡皮绳 C．直径为1.5cm左右的塑料球 D．直径为1.5cm左右的铁球 (3)下面测定单摆振动周期的方法正确的是_____。 A．把摆球从平衡位置拉开到某一位置，然后由静止释放摆球，在释放摆球的同时启动秒表开始计时，当摆球再次回到原来位置时，按停秒表停止计时 B．以单摆在最大位移处为计时基准位置，用秒表测出摆球第n次回到基准位置的时间t，则 C．以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每经过最低位置，记数一次，用秒表记录摆球n次经过最低位置的时间t，则 D．以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向n次（全振动）经过摆球的最低位置时的时间t，则 (4)为了提高实验精度，在实验中可改变摆长l并测出相应的周期T，再以T2为纵坐标、l为横坐标将所得数据连成直线，如图乙所示，并求得该直线的斜率k。则重力加速度g=_____（用k表示）。 (5)甲同学正确完成实验操作后，整理器材时突然发现：实验中，他一直将摆线长度作为摆长l，利用T2-l图像能否消除摆长不准对实验结果的影响？_______ 评卷人 得分 四、解答题（共38分） 12．（本题8分）说说机械振动的运动特征。如下图所示为某质点运动的位移x与时间t的关系，判断该质点是否在做机械振动，为什么？ 13．（本题10分）一个单摆的摆长为，当该单摆做小角度摆动（摆角小于），忽略空气阻力，重力加速度为，求该单摆的振动周期。 14．（本题10分）如图甲所示，底座放在水平台面的压力传感器上，其上固定光滑竖直杆，轻弹簧套在竖直杆上，下端固定在底座上，上端连接质量m=0.2kg的小球，底座与杆的总质量M=0.2kg。将小球向上拉起一段距离，t=0时，释放小球，使小球在竖直方向振动起来，不计空气阻力。通过压力传感器描绘出压力随时间变化的图像如图乙所示，弹簧始终在弹性限度内。已知弹簧振子的周期公式重力加速度。 (1)求t=0时弹簧的伸长量； (2)以平衡位置为坐标原点，取向上为正方向，求小球的振动位移x随时间t变化的函数关系表达式。 15．（本题10分）如图所示，质量均为m的滑块A、B、C放在光滑的水平面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻质弹簧将A、B连接，C与B紧靠不粘连，开始时A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为mg的恒力F，使B、C一起向左运动，当弹簧压缩到最短时，立即撤去恒力。设弹簧始终处于弹性限度范围内，重力加速度为g。 （1）水平恒力施加瞬间时，滑块B的加速度大小a为多少？ （2）恒力F作用过程中，B、C的运动是否为简谐运动？若是简谐运动，在撤去恒力前瞬间，滑块B的加速度大小a′ 、弹簧的压缩量s分别为多少？若不是，分析原因。 （3）当弹簧最长时，滑块A的速度vA为多少？ 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《人教版高中物理选择性必修第一册第二章机械振动单元测试》参考答案 1．D 【详解】物体做机械振动时存在某一位置、且物体在这一位置两侧往复运动，水中浮标上下浮动、秋千的摆动拨动后的琴弦均符合这一要求，表针做圆周运动，它并不是在某一位置两侧往复运动，它不属于机械振动。 故选D。 2．C 【详解】弹簧振子的周期公式为 故周期只与弹簧的劲度系数和振子的质量有关，与振幅无关，C正确。 故选C。 3．C 【详解】简谐运动的平衡位置是回复力为0的位置，而物体在平衡位置时加速度不一定为0，例如，单摆在平衡位置时存在向心加速度，做简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大，动能最大，位移为0 故选C。 4．D 【详解】周期为完成一次全振动的时间，从图象看出，完成一次全振动时间为s，所以周期T= s。根据，可得： A．。故A不符合题意。     B．。故B不符合题意。     C．。故C不符合题意。     D．。故D符合题意。 故选D。 5．C 【详解】ABC．由单摆的周期公式 解得 结合图像易知图线甲符合实际情况，可得， 解得， 故AB错误；C正确； D．未考虑摆球半径，对图像的斜率k没有影响，测得的重力加速度值也不受影响，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．a摆摆动起来后，通过水平绳子对b、c、d三个摆施加周期性的驱动力，使b、c、d三个摆做受迫振动，由于a摆提供的驱动力的周期和c摆的固有周期相同，所以c摆发生了共振，c摆的振幅是最大的，故A错误； BD．b、c、d三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，都等于a摆的频率，则三摆的周期相同，都等于a摆的周期，即 故B错误，D正确； C．由于b摆做受迫振动，所以其固有频率未知，即固有周期未知，故C错误； 故选D。 7．BD 【详解】理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽略不计，可视为质点，不计摩擦阻力，小球一旦振动起来将不会停下来，而小球振动时，弹簧不能超出弹性限度。 故选BD。 8．AB 【详解】A．A和B一起在光滑水平面上做往复运动，回复力，故都做简谐运动，故A正确； B．设弹簧的形变量为x，弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为M和m，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为 对A ： 可见，作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量x成正比，故B正确； CD．当AB离开平衡位置时，B对A的静摩擦力做负功，A对B的静摩擦力做正功，当AB靠近平衡位置时，B对A的静摩擦力做正功，A对B的静摩擦力做负功，故CD错误。 故选AB。 9．BCD 【详解】A．盒子在运动过程中受到重力和弹簧的弹力，弹簧的弹力不断变化，其合力不断变化，加速度不断变化，所以盒子做的是非匀变速直线运动，故A错误； BCD．根据题意可知，将一盒子无初速度地放在与弹簧上端相连的薄板上，盒子将做简谐运动，开始弹簧处于自然长度，弹簧的弹力为0，只受重力，则盒子的加速度大小等于，之后盒子开始压缩弹簧，盒子速度先增大，当弹力等于重力时，盒子的速度最大，之后开始减速，运动到最低点时，速度为0，弹簧长度最短，结合图像可知，弹簧原长为，当弹簧长度为时，盒子运动到最低点，由对称性可知，此时盒子的加速度大小等于，方向向上，由牛顿第二定律有 解得 当盒子速度最大时，弹簧弹力等于重力，此时弹簧的形变量为 由能量守恒定律有 解得，故BCD正确。 故选BCD。 10．(1)a (2) (3)×1 【详解】（1）由单摆周期公式 整理可得 结合图像可知，真正的的图像应为a。 （2）[1][2]根据上述分析结合图像可得， 联立解得， （3）选择开关置于“×10”挡位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测量阻值时发现指针偏转角度较大，说明该电阻的阻值较小，故应将选择开关置于“×1”位置。 11．(1) 等于 (2)AD (3)D (4) (5)能 【详解】（1）[1]对单摆a受力分析可知，摆球经过最低点时拉力最大，摆球经过最高点时拉力最小，所以由图可知单摆a的振动周期为 又 解得 [2]受迫振动的周期等于驱动力的周期，因此有 即单摆c的摆动周期的等于单摆b的摆动周期。 （2）为减小实验误差应选择长度约1m的细线做摆线；为减小空气阻力对实验的影响应选择质量大而体积小的球做摆球。 故选AD。 （3）AB．在测量周期时，应在摆球经过最低点开始计时，测量多次全振动的周期，AB错误； CD．测周期时，应该以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向n次经过摆球的最低位置时的时间t，则 C错误，D正确。 故选D。 （4）根据 整理得 则斜率 解得 （5）设摆线长为l，由单摆的周期公式 则 则做出的T2-l图像的斜率不变，则重力加速度的测量值不变，能消除摆长不准对实验结果的影响。 12．见解析 【详解】机械振动是指物体或质点在其平衡位置附近做来回的往复运动。由图可看出，该质点在其平衡位置附近做来回的往复运动，所以该质点在做机械运动。 13．6.28s 【详解】根据单摆的周期公式 14．(1)0.1m (2)或 【详解】（1）由图像知 代入弹簧振子周期公式可得 由图像可知，t=0时刻台面对底座的支持力为零，对底座受力分析有 解得t=0时弹簧的伸长量 （2）小球在平衡位置时有 可得弹簧的压缩量为 振幅 由题可知振动周期 由角速度周期公式有 设小球的初相为，则振动方程为 t=0时，弹簧处于最高点，即位移为A，代入解得 则小球的振动方程为或 15．（1）；（2）是 ， ，；（3） 【详解】（1）根据牛顿第二定律得 解得 （2）恒力F作用过程中B、C的运动是简谐运动。根据简谐运动对称性可知，当弹簧压缩到最短时加速度大小与F作用瞬间相等 解得 （3）当弹簧压缩到最短时，立即撤去恒力，弹簧恢复原长时B、C发生分离，此时C的速度设为v，根据动能定理可知 解得 弹簧恢复原长后，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，分析知当A、B共速时，弹簧最长，滑块A的速度为，则有 解得 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $