《《常考题》高中物理选修一《机械振动》测试(有答案解析).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《常考题》高中物理选修一《机械振动》测试(有答案解析).docx（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、选择题1(0 分)ID：127382如图甲所示，弹簧振子以点 O 为平衡位置，在 A、B 两点之间做简谐运动。取向左为正方向，振子的位移 x 随时间 t 的变化如图乙所示，以下说法正确的选项是A. t = 0.8s ，振子的速度为零B. t = 0.2s 时，振子在 O 点右侧6cm 处C. t = 0.4s 和t = 1.2s 时，振子的加速度均为零D t = 0.4s 到t = 0.8s 的时间内，振子的速度渐渐增大2(0 分)ID：127376如图甲所示，弹簧振子以O 点为平衡位置，在光滑水平面上的 A 、B 两点之间做简谐运动， A 、 B 分居O 点的左右两侧的对称点。取水平向右
2、为正方向，振子的位移 x 随时间t 的变化如图乙所示的正弦曲线，以下说法正确的选项是A. t = 0.6s 时，振子在O 点右侧6cm 处B. 振子t = 0.2s 和t = 1.0s 时的速度一样32C. t = 1.2s 时，振子的加速度大小为 16 m/s2 ，方向水平向右D t = 1.0s 到t = 1.4s 的时间内，振子的加速度和速度都渐渐增大3(0 分)ID：127372一质点做简谐运动，先后以一样的速度依次通过A、B 两点，历时1s，质点通过 B 点后再经过 1s 又第 2 次通过 B 点，在这两秒钟内，质点通过的总路程为12cm，则质点的振动周期和振幅分别为A3s，6cmB
3、4s，6cmC4s，9cmD2s，8cm 4(0 分)ID：127368以下说法中 不正确的选项是()A将单摆从地球赤道移到南(北)极,振动频率将变大 B将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时,则其振动周期将变到原来的2 倍C将单摆移至绕地球运转的人造卫星中,其振动频率将不变D在摆角很小的状况下,将单摆的振幅增大或减小,单摆的振动周期保持不变5(0 分)ID：127367在科学争论中，科学家常将未知现象同现象进展比较，找出其共同点，进一步推想未知现象的特性和规律法国物理学家库仑在争论异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系单摆摆
4、长为 l，引力常量为 G，地球质量为 M，摆球到地心的距离为 r，则单摆振动周期 T 与距离 r 的关系式为( )AT=2rGMllBT=2rGMCT=2 GMrrlDT=2lGM6(0 分)ID：127348如下图，小球在光滑水平面上的B、C 之间做简谐运动，O 为 BC 间的中点，B、C 间的距离为 10cm，则以下说法正确的选项是A. 小球的最大位移是 10cmB. 只有在 B、C 两点时，小球的振幅是 5cm，在 O 点时，小球的振幅是 0 C无论小球在哪个位置，它的振幅都是10cm D从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是20cm7(0 分)ID：127333读下表：0T/4T/
5、23T/4T甲零正向最大零负向最大零乙零负向最大零正向最大零丙正向最大零负向最大零正向最大丁负向最大零正向最大零负向最大假设表中给出的是做简谐运动的物体的位移x 或速度与时刻的对应关系，T 是振动周期， 则以下选项中正确的选项是 A. 假设甲表示位移 x，则丙表示相应的速度 vB. 假设乙表示位移 x，则甲表示相应的速度 vC. 假设丙表示位移 x，则甲表示相应的速度 vD. 假设丁表示位移 x，则乙表示相应的速度 v8(0 分)ID：127328光滑水平面上的弹簧振子，以O 为平衡位置在 A、B 间做简谐运动， 则以下说法中正确的选项是 A. 物体在 A 和 B 处加速度为零B. 物体通过
6、O 点时，加速度的方向发生转变C回复力的方向总跟物体的速度方向相反 D物体离开平衡位置 O 后的运动是匀减速运动9(0 分)ID：127324如下图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则以下说法不正确的选项是 A假设两次受迫振动分别在月球和地球上进展，且摆长一样，则图线表示月球上单摆的共振曲线B假设两次受迫振动是在地球上同一地点进展，则两次摆长之比l : l12= 25: 4C图线假设是在地球上完成的，则该摆摆长约为1m D假设摆长均为1m ，则图线是在地球上完成的10(0 分)ID：127301某在 x 轴上做简谐运动的质点的位移一时间图象如下图，以下说法中正确的选项是A. 简谐运动的振幅为
7、4cmB. 简谐运动的周期为 0.3s C位移一时间图象就是振动质点的运动轨迹 D质点经过图象中 A 点时速度方向沿 x 轴正方向11(0 分)ID：127300图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系木板被水平拉动的速度为0.20m/s，图乙所示的一段木板的长度为 0.80m，则这次试验沙摆的摆长为()取g =p 2A0.56m B0.65m C1.00m D2.25m12(0 分)ID：127294如图，O 点为弹簧振子的平衡位置，小球在B、C 间做无摩擦的往复运动假设小球从C
8、 点第一次运动到O 点历时 0.1s，则小球振动的周期为A0.1sB0.2sC0.3sD0.4s二、填空题13(0 分)ID：127485如下图的弹簧振子，O 点为它的平衡位置，当振子从 A 点运动到 C 点时，振子离开平衡位置的位移是选填“OC”“AC”或“CO”，从 A 点直接运动到 C 点的过程中，振子位移变选填“小”或“大”，速度变选填“小”或 “大”。14(0 分)ID：127481如下图是试验室测得的一个单摆的共振曲线。取g = 10 m/s2 ， 2 = 10 ，则该单摆的摆长约为 m结果保存一位小数，假设摆长减小，共振曲线的峰将向移动。15(0 分)ID：127478甲、乙两单
9、摆振动图像如下图，从 t=0 时刻开头计时，甲单摆第一次到达负的最大位移时，乙单摆的位移为m；甲、乙两单摆的摆长之比是 。16(0 分)ID：127475某同学在“利用单摆测定重力加速度”的试验中，测出多组单摆的摆长 L 和周期 T。如图为依据试验数据作出的 T2-L 图像，由图像可得重力加速度g 为 m/s2准确到小数点后两位，图像不过原点可能是由于摆长测量 造成的。选填“偏大”“偏小”。17(0 分)ID：127406弹簧振子从平衡位置拉开1cm 后放手振动，振动频率为2Hz ，则弹簧振子的振幅为cm，1s 内振子通过的路程为cm18(0 分)ID：127395一弹簧振子的周期为 1.2s
10、，当振子开头从平衡位置向右运动，恰经0.8s 时，振子向做加速度变选填“大”或“小”的选填“加速”或“减速”运动19(0 分)ID：127431将单摆的摆角从 4改为 2，单摆的周期变小20(0 分)ID：127418如下图， 质量为 m 的木块放在弹簧上端， 在竖起方向上做简谐运动，当振幅为 A 时，物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5 倍，则物体对弹簧的最小压力是， 欲使物体在弹簧振动中不离开弹簧，其振幅不能超过 。三、解答题21(0 分)ID：127583如下图，一质点沿水平直线做简谐运动，先后以一样速度通过a、b 两点，经受时间tab = 1s，过 b 点后再经t = 1s质点第一次
11、反向通过 b 点。O 点为平衡位置，假设在这两秒内质点所通过的路程是8cm，试求该质点的振动周期和振幅。22(0 分)ID：127575如下图，把一个筛子用弹簧支起来，筛子上有一个电动偏心轮， 它每转一周，会给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛。筛子做自由振动时，完成 10 次全振动用时 15s。在某电压下，电动偏心轮的转速是36r/min。增大电压可使偏心轮的转速提高，增加筛子质量可使筛子的固有周期增大。要使筛子的振幅增大，可承受哪 些方法?请说明理由。23(0 分)ID：127570小王在湖边欲乘游船，当日风浪较大，游船上下浮动。假设把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，则其振幅为20c
12、m，周期为 3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。在地面与甲板的高度差不超过10cm 时，游客能舒适地登船。求在一个周期内，小王能舒适地登船的时间有多少。24(0 分)ID：127548有两个简谐运动： x = 3a sin 8pbt + p 和14x= 9a sin 8pbt + p ，它们的振幅之比是多少？它们的频率各是多少？t = 0 时它们的22相位差是多少？25(0 分)ID：127546假设想判定以下振动是不是简谐运动，请你陈述求证的思路可以不进展定量证明，空气阻力可无视。（1） 粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中图1。把木筷往上提起一段
13、距离后放手，木筷就在水中上下振动。（2） 光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动图 2。26(0 分)ID：127532一个做简谐运动的质点，它的振幅为4cm ，假设它从平衡位置开头向负方向运动，经2.5s 通过的路程为100cm，求该质点振动的周期，该质点2.5s 末的位移。【参考答案】2023-2023 年度第*次考试试卷 参考答案*科目模拟测试一、选择题1D2C3B4C5B6D7A8B9D10D11C12D二、填空题13OC 小大148 右15或 07071：41686 或 987 偏小17818左大减速19205mg2A三、解答题21
14、22232425262023-2023 年度第*次考试试卷 参考解析【参考解析】*科目模拟测试一、选择题1D解析：D由图乙可知，振幅 A=12cm，周期 T=1.6s，则故弹簧振子的振动方程为w = 2p = 1.25prad / sTx = 12sin1.25 p t(cm)A. t = 0.8s 时，振子在平衡位置，速度最大，故A 错误；B. t = 0.2s 时，振子的位移为x = 12sin(1.25p 0.2)(cm) = 62cm故 B 错误；C. t = 0.4s 和t = 1.2s 时，振子均在最大位移处，则振子的加速度最大，故C 错误；D t = 0.4s 到t = 0.8s
15、 的时间内，振子从 A 向 O 运动，振子的速度渐渐增大，故D 正确。应选 D。2C解析：CA. 由图可知，该振动的振幅为12cm=0.12m，周期为 1.6s，所以w =结合振动图像可知，该振动方程为2p = 1.25prad/sT在t = 0.6s 时，振子的位移x1x = 0.12sin (1.25p t )m= 0.12sin (1.25p 0.6)m = 62cmA 错误；B. 由振动图像可知，振子t = 0.2s 振子从平衡位置向右运动，t = 1.0s 时振子从平衡位置向左运动，速度方向不同，B 错误；C. t = 1.2s 时，振子到达A 处，振子的加速度大小为2pa = Aw
16、2 sinwt = 0.12 ()23p 2=m/s2此时加速度方向向右，C 正确；T16D t = 1.0s 到t = 1.2s 的时间内振子向最大位移处运动，速度减小，加速度增大，t = 1.2s 到t = 1.4s 时间内振子从最大位移向平衡位置运动，则速度增大，加速度减小，D 错误。应选 C。3B解析：B简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B 两点，则可判定 A、B 两点关于平衡位置 O 点对称，所以质点由 A 到 O 时间与由 O 到 B 的时间相等。那么平衡位置 O 到 B 点的时间为t = 0.5s1过 B 点后再经过t = 0.5s 质点以方向相反，大小一样的速度再次通
17、过B 点，则有从 B 点到最大位置的时间为因此，质点振动的周期是t= 0.5s2T = 4(t + t )= 4s12质点总路程的一半，即为振幅，所以振幅为A = 12cm = 6cm2所以 ACD 错误，B 正确。应选B。4C解析：CA、将单摆从地球赤道移到南北极，重力加速度增加，依据T = 2p变小，故振动频率将变大，故A 正确；，振动的周期B、重力等于万有引力，故： mg = GMm ，解得： g = GM r 2r 21Lg，将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，r 增加为 2 倍，故g 减小为 4 ；Lg依据T = 2p，振动的周期增加为 2 倍，故B 正确；LgC、将单摆移
18、至绕地球运转的人造卫星中，处于完全失重状态，不能工作，故C 错误；D、依据T = 2p，振动的周期与振幅无关；在摆角很小的状况下，将单摆的振幅增大或减小，单摆的振动周期保持不变，故D 正确Lg【点睛】此题关键是依据单摆的周期公T = 2p振幅无关5B解析：B在地球外表重力等于万有引力，故和重力加速度公式 g =GM分析，留意周期与r 2mg = G Mmr 2解得由单摆的周期：g = GMr 2l gT = 2p联立各式解得lGMT = 2p r应选B【点睛】此题关键是要把握两个公式，地球外表的重力加速度公式g = GM 和单摆的周期公式r 2T = 2pl.g6D解析：DA小球位移的起点是
19、O，小球经过 B 或 C 点时，位移最大，最大位移为5cm，故 A 错误；BC小球做简谐运动，振幅不变，由图知振幅为A = 5cm故 BC 错误； D依据对称性和周期性可以知道，从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是4 倍振幅，即为4 A = 4 5cm = 20cm故 D 正确。应选 D。7A解析：A以弹簧振子为例，如下图，当振子在平衡位置O 时位移为零，速度最大；当振子在最大位移 B、C 时，速度为零。A. 假设甲表示位移 x，以向右为正方向，振子的运动为O C O B O ，则振子的速度由正向最大减小到零后负向增大到最大再减小到零然后再正向增大到最大，即丙表示相应的速度 v，选项A
20、正确；B. 假设乙表示位移 x，以向右为正方向，振子的运动为O B O C O ，则振子的速度由负向最大减小到零后正向增大到最大再减小到零然后再负向增大到最大，即丁表示相应的速度 v，选项B 错误；C. 假设丙表示位移 x，以向右为正方向，振子的运动为C O B O C ，则振子的速度由零增大到负向最大后减小到零，然后正向由零增大到正向最大后减小到零，即乙表示相应的速度 v，选项C 错误；D. 假设丁表示位移 x，以向右为正方向，振子的运动为B O C O B ，则振子的速度由零增大到正向最大后减小到零，然后负向由零增大到负向最大后减小到零，即甲表示相应的速度 v，选项D 错误。8B解析：BA
21、. 物体在 A 和 B 处时离开平衡位置O 点位移最大，回复力最大，加速度最大，故A 错误；B. 物体通过O 点时，离开平衡位置的位移方向发生转变，回复力方向转变，因而加速度方向发生转变，故B 正确；C. 回复力的方向总是指向平衡位置，而速度有时指向平衡位置回到O 点过程，有时指向平衡位置的反方向离开平衡位置过程，故C 错误；D. 物体离开平衡位置的过程中，位移大小不断变大，回复力大小不断变大，因而其做减速运动的加速度不断变大，所以物体离开平衡位置O 的运动是加速度不断增大的变减速运动，故D 错误。9D解析：DA. 假设两次受迫振动分别在月球和地球上进展，由于图线单摆的固有频率较小，则固有周l
22、 g期较大，依据T = 2知，摆长一样时，周期大的重力加速度小，月球外表的重力加速度小于地球外表的重力加速度，则图线是月球上单摆的共振曲线，应选项A 不合题意；B. 假设两次受迫振动均在地球上同一地点进展的，则重力加速度相等，由于固有频率比为l g25，则固有周期之比为 52，依据T = 2知，摆长之比为 254，应选项 B 不合题l g意；C. 图线假设是在地球外表上完成的，则固有频率为f=0.5Hz，固有周期 T=2s，由T = 2l g可知，摆长 l1m，应选项 C 不合题意；D. 假设摆长均为1m ，图线的固有频率为 f=0.2Hz，则固有周期 T=5s，由T = 2可知，重力加速度
23、g=1.58m/s2，图线不应当是在地球上完成的，应选项D 符合题意10D解析：D A简谐运动的振幅为振子离开平衡位置的最大距离，由图可知，振幅为2cm，故 A 错误；B由图可知，周期为 0.4s，故 B 错误； C简谐运动是振子在平衡位置的往复运动，并不是质点的运动轨迹，故C 错误； D由图可知，A 点正在远离平衡位置，所以振动速度方向沿x 轴正方向，故D 正确 应选 D。11C解析：C由图乙可知， l = 0.4m ，由公式T = lv= 0.4 s = 2s ，依据单摆公式T = 2p，解得Lg0.2L = gT 2，代入数据解得：L = 1.00m，故C 正确4p 2Lg点晴：依据砂摆
24、的振动位移随时间变化的关系曲线求出砂摆的周期，再依据周期公式T = 2p求出砂摆的摆长12D解析：D1振子从 C 点第一次运动到 O 点的时间为 0.1s，对应的时间为一个周期的 4 ，故该弹簧振子的周期为 0.4s，D 正确二、填空题13OC 小大解析： OC小 大123 O 点为它的平衡位置，当振子从 A 点运动到 C 点时，位移的起点在平衡位置，故振子离开平衡位置的位移是 OC，从 A 点直接运动到 C 点的过程中，振子位移变小，靠近平衡位置，故速度变大。148 右解析：8右1 由图可知该单摆的固有频率为0.3 Hz，则其周期为110由单摆的周期公式T =sf3l gT = 2有l =
25、gT 242 2.8 m2 假设摆长减小，单摆的固有周期减小，固有频率增加，共振曲线的峰将向右移动。15或 07071：42解析：2或 0.7071：41 甲单摆第一次到达负的最大位移时的时刻为t=3s，此时乙单摆的位移为23px = 1sin2 甲、乙两单摆的周期之比为4 m =m=0.707m2T: T甲乙依据=1: 2LgT = 2p可得摆长之比是L: L甲乙=1: 4 1686 或 987 偏小解析：86 或 9.87偏小1 依据单摆公式得结合图像有T= 4p 2 L2g4p 2k = 4g解得g = 9.86m/s22 由图可知，摆长为零时，单摆存在周期，说明摆长测量结果偏小。178
26、解析：81 简谐运动中振幅是振子与平衡位置的最大距离,故振幅为 1cm;2 振动的频率是 2Hz，即 1s 内完成 2 次全振动;一次全振动内通过的路程等于4 倍振幅,故1s 内路程为 8 倍振幅，即 8cm;18左大减速解析：左 大 减速123由于20.8 =T3所以经 0.8s 应在平衡位置左边向振幅位置运动，所以位移增大，加速度增大，速度减小， 所以振子向左做加速增大的减速运动。19Lg解析：依据T = 2p单摆的周期与摆角无关，将单摆的摆角从4改为 2，单摆的周期不变，故错误。205mg2A 解析：5mg2A12当木块运动到最低点时，对弹簧弹力最大，此时由牛顿其次定律得Fmax-mg=
27、ma由于有解得Fmax=1.5mg a=0.5g当木块运动到最高点时，对弹簧弹力最小，此时由牛顿其次定律得mg-Fmin=ma由运动的对称性知，最高点与最低点的加速度大小相等，即a=0.5g代入求得在最高点或最低点Fmin= 1 mg 2所以弹簧的劲度系数为kA=ma= 1 mg2k = mg2 A物体在平衡位置下方处于超重状态，不行能离开弹簧，只有在平衡位置上方可能离开弹 簧要使物体在振动过程中恰好不离开弹簧，物体在最高点的加速度a=g 此时弹簧的弹力为零假设振幅再大，物体便会脱离弹簧物体在最高点刚好不离开弹簧时，回复力为重 力，所以则振幅为mg=kAmgA = 2 Ak三、解答题21T =
28、 4s ， A = 4cm简谐运动是以平衡位置为中心的对称运动，由于通过a、b 两点时的速度一样，依据简谐运动的对称性，可知质点从 b 点返回 a 点所用的时间必与从 a 点到 b 点所用的时间一样，即t= tbaab= 1s质点从 a 点经最左端位置 d 再返回 a 点所用的时间 tada 必与质点从 b 点经最右端位置 c 再返回 b 点所用的时间 tbcb 相等，即综上所述，质点的振动周期为tada= tbcb= t = 1sT = tab+ t+ tbcbba+ tada= 4s由题图和简谐运动的对称性可知，质点在一个周期内通过的路程为s = 2ab + 2bc + 2ad = 2(a
29、b + bc) = 16cm所以质点的振幅为A = 1 s = 4cm 22 4增大驱动力的频率，或减小筛子的固有频率依据题意，筛子的固有频率为102f0 = 15 Hz= 3 Hz电动机某电压下，电动偏心轮的转速是36r/min，即为36f = 60 Hz = 0.36Hz小于筛子的固有频率；故要使振幅变大，可增大驱动力的频率，或增加筛子的质量，减小筛子的固有频率。230s由题意，从游船运动到最高点时开头计时，其做简谐运动的表达式可写为2y = 20cos2 t (cm) 3当 y=10cm 时，解得3 t =3 ，即 t=0.5 s。依据简谐运动对称性可知，在一个周期内，小王能舒适登船的时
30、间有2t=1.0s24p振幅之比为 1:3；频率分别为 4b 和 4b；相位差为 4由简谐运动的方程可知：振幅分别为3a 和 9a，则振幅之比为 1:3； 依据频率1w解得频率分别为 4b 和 4b；t=0 时刻，相位差为f =T2p41见解析；2见解析（1） 如下图Dj = j -j = p - p2124= p 25在平衡位置平衡位置上Dx 处时mg = F浮F= mg - F ”合浮F= mg - F合浮+ DF浮方向向下，即回复力F= rgDV = rgSDx合F= r gSDx回设位移为 x，方向向上r gS = k是简谐振动（2） 对小球进展受力分析F= -kx回重力与支持力的合力
31、供给回复力F回= -mg tan q2 -mg sin q2而且sin q = x2R即mg是常数，位移 x，即可表示为RF= -mg x回RF= -kx回即小球以最低点为平衡位置左右振动为简谐振动。260.4s ， -0.04m质点振动的振幅为4cm ，则一个周期内的路程为s = 4 A = 16cm2.5s 内完成的全振动次数为则n = 10016= 254解得质点的角速度为2.5s= 25 T4T = 0.4s初相位为-p质点的振动方程为w = 2pT= 5p则质点2.5s 末的位移为y = Asin(wt +j) = 0.04sin(5pt -p)my = 0.04sin(5p 2.5 -p)m = -0.04m