第二章《 机械振动》测试卷-高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第二章《机械振动》测试卷一、单选题(共15小题)1.质点做简谐运动的周期为T，振幅为A.则下列说法正确的有()A．在任意内，质点的位移大小都是2AB．在任意内，质点移动的路程都是AC．为使质点的位移、速度与t时刻的位移、速度相同，至少要经过一个周期TD．为使质点的位移、动能与t时刻的位移、动能相同，至少要经过一个周期T2.一弹簧振子振幅为A，从最大位移处经过时间t0第一次到达平衡位置，若振子从平衡位置处经过时的加速度大小和动能分别为a1和E1，而振子位移为时加速度大小和动能分别为a2和E2，则a1、a2和E1、E2的大小关系为()A．a1＞a2，E1＜E2B．a1＞a2，E1＞E2C．a1＜a2，E1＜E2D．a1＜a2，E1＞E23.某人在医院做了一次心电图，结果如图所示，如果心电图仪卷动纸带的速度为2m/min，图中方格纸每小格长1mm，则此人的心率约为()A．80次/minB．70次/minC．60次/minD．50次/min4.三个简谐振动的振动方程分别是xA＝4sin(5πt－)cm，xB＝6sin(5πt－π)cm，xC＝8sin(5πt＋π)cm，下列说法正确的是()A．A、B两物体属同相振动B．A、C两物体属同相振动C．B、C两物体属同相振动D．B、C两物体属反相振动5.任何物体都有自己的固有频率．研究表明，如果把人作为一个整体来看，在水平方向上振动时的固有频率约为5Hz.当工人操作风镐、风铲、铆钉机等振动机械时，操作者在水平方向将做受迫振动．在这种情况下，下列说法正确的是()A．操作者的实际振动频率等于他自身的固有频率B．操作者的实际振动频率等于机械的振动频率C．为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量接近人的固有频率D．为了保证操作者的安全，应尽量提高操作者的固有频率6.弹簧振子做简谐振动，若某一过程中振子的加速度在增加，则此过程中，振子的()A．速度一定在减小B．位移一定在减小C．速度与位移方向相反D．加速度与速度方向相同7.如图所示，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，BC间距离为10cm，B→C运动时间为1s，则()A．从O→C→O振子做了一次全振动B．振动周期为1s，振幅为10cmC．经过两次全振动，通过的路程为20cmD．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm8.如图所示，一端固定于天花板上的一轻弹簧，下端悬挂了质量均为m的A、B两物体，平衡后剪断A、B间细线，此后A将做简谐运动．已知弹簧的劲度系数为k，则下列说法中正确的是()A．细线剪断瞬间A的加速度为0B．A运动到最高点时弹簧弹力为mgC．A运动到最高点时A的加速度为gD．A振动的振幅为9.一列向右传播的简谐横波t0＝0时刻的波形如图所示，波速v＝5m/s，从t＝5s时刻开始扫描质点A的振动图象如图所示，其中最符合实际的是()A．B．C．D．10.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图8所示，下列描述正确的是()A．t＝1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B．t＝2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t＝3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D．t＝4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值11.如图所示，质量为m的小球在轻弹簧上，平衡时静止在原点O，现向下按小球(在弹性限度内)，使其在O点上下振动，则下图中能正确描述小球所受合力随位移x变化的关系(合力沿＋x方向为正)的是()A．B．C．D．12.某弹簧振子的振动图象如图所示．根据图象判断，下列说法正确的是()A．第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B．第2s末振子相对于平衡位置的位移为－20cmC．第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反D．第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反13.有一个弹簧振子，振幅为0.8cm，周期为0.5s，初始时(t＝0)具有正的最大位移，则它的振动方程是()A．x＝8×10－3sinmB．x＝8×10－3sinmC．x＝8×10－1sinmD．x＝8×10－1sinm14.有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后释放让它振动，第二次把弹簧压缩2x后释放让它振动，则先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为()A．1∶11∶1B．1∶11∶2C．1∶41∶4D．1∶21∶215.在用单摆测定重力加速度的实验中，实验中给出了三个大小相同的球做摆球，分别是铜球、木球和铝球，正确的选择以及选择的理由是()A．应该选木球，因为它轻，容易摆动B．应该选铜球，因为它密度大，摆动不容易停下来C．应该选铝球，因为它的质量居中D．选什么球都可以，因为单摆的周期与摆球的质量无关二、填空题(共3小题)16.弹簧振子可以作简谐振动，考虑阻力存在，振子振动过程中能量不断损失，这种振动称为阻尼振动．现通过实验手段得到某振子阻尼振动的图象和经理论推导得到阻尼振动的周期公式T2＝，(ω0为该振子无阻尼时的角速度，β为阻尼系数、对某次阻尼振动β为常数)审题后指出阻尼振动的特点______、______(写出两点)17.在水平面内做简谐运动的弹簧振子，其质量为m，最大速度为v，其周期为T，在半个周期的时间内弹力做功为______，动能的改变量为______．其动能也随时间做周期性变化，其动能的变化周期为______．18.如图所示是弹簧振子做简谐运动的频闪照片．频闪仪每隔0.05s闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，拍摄时底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，相邻两个像之间相隔0.05s，图中的两个坐标轴分别代表时间t和小球位移x，因此它就是小球在平衡位置附近往复运动时的位移－时间图象，即x－t图象．由图可知弹簧振子的振动周期约为______s，t＝0.1s时振子的运动方向是________．三、简答题(共3小题)19.在本校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上．如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系．问：(摆角不超过5°，重力加速度g取π2)(1)先让A、B、C、D其中的哪一个摆摆动起来，E单摆的振动最为剧烈？(2)E单摆的摆长大小？(3)若将E摆从本地移至北京某高中的实验室中，共振曲线的“峰”将怎样移动？20.简谐运动的相位差Δφ＝φ2－φ1的含义是什么？21.如图所示，弹簧劲度系数为k，在弹簧下端挂一个重物，质量为m，重物静止．在竖直方向将重物下拉一段距离(没超过弹簧弹性限度)，然后无初速度释放，重物在竖直方向上下振动．(不计空气阻力)(1)试分析重物上下振动回复力的来源；(2)试证明该重物做简谐运动．四、计算题(共3小题)22.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104N的力将被压缩20mm，而每根弹簧的实际负荷为5000kg，已知弹簧的振动周期T＝2π，设钢轨长为12.5m，问车速为多大时，列车振动得最剧烈？23.如图所示，单摆摆长为L，做简谐运动，C点在悬点O的正下方，D点与C相距为x，C、D之间是光滑水平面，当摆球A到左侧最大位移处时，小球B从D点以某一速度v匀速地向C点运动，A、B二球在C点迎面相遇，求小球B的速度大小．(重力加速度为g)24.由密度为ρ的金属小球组成的单摆，在空气中振动周期为T0，若把小球完全浸入水中成为水下单摆，则振动周期变为多大？(不计空气和水的阻力)

答案解析1.【答案】C【解析】质点在时间内走过的路程总等于两个振幅的长度，但是位移大小不一定是2A，只有从最大位移处计时，在时间内走过位移大小为2A，若从平衡位置经过时间内位移为零，故A错误；当振子从平衡位置到最大位移处或从最大位移处到平衡位置的过程，通过的路程等于一个振幅，其他过程在时间内走过的路程大于一个振幅或小于一个振幅，故B错误；质点的位移、速度都相同，说明质点又回到了原来的位置，则经过的时间是周期的整数倍，所以至少要经过一个周期T，故C正确；质点的位移、动能相同时，速度的方向可能相反，则不需要经过一个周期，即t可以小于一个周期，故D错误．2.【答案】A【解析】从平衡位置到最大位移处运动，速度减小，加速度增大，所以经过，通过的位移大于，所以a1＞a2，E1＜E2，故A正确，B、C、D错误．3.【答案】A4.【答案】C【解析】两振动方程中初相位之差|Δφ|如果是2π的整数倍，则两振动为同相振动，|φB－φC|＝|Δφ|＝2π；则两物体振动属同相振动．则B、C属同相振动，如果|Δφ|＝π，则属反相振动，故C选项正确．5.【答案】B【解析】物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，可知操作者的实际频率等于机械的振动频率，故A错误，B正确；当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产生共振现象，所以为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量远离人的固有频率，故C错误；有关部门作出规定：拖拉机、风镐、风铲、铆钉机等各类振动机械的工作频率必须大于20Hz，操作者的固有频率无法提高，故D错误．6.【答案】A【解析】简谐运动中，根据a＝－x可知振子的加速度增大时，则位移增大，振子从平衡位置正向最大位移处运动，所以速度逐渐减小，故A正确，B错误；振子从平衡位置正向最大位移处运动，速度与位移方向相同，故C错误；振子的速度在减小，做减速运动，则运动的加速度的方向一定与速度的方向相反，故D错误．7.【答案】D【解析】从O→C→O振子通过的路程是两个振幅，不是一次全振动，故A错误；BC间距离为10cm，B→C运动时间为1s，则振幅A＝5cm，周期为T＝2s，故B错误；经过两次全振动，通过的路程s＝8A＝40cm，故C错误；从B开始经过3s，振子振动了1.5个周期，通过的路程是s＝1.5×4A＝30cm，故D正确．8.【答案】C【解析】9.【答案】D10.【答案】A【解析】t＝1s时，振子位于正向位移最大处，速度为零，加速度为负向最大，故A正确；t＝2s时，振子位于平衡位置并向x轴负方向运动，速度为负向最大，加速度为零，故B错误；t＝3s时，振子位于负向位移最大处，速度为零，加速度为正向最大，故C错误；t＝4s时，振子位于平衡位置并向x轴正方向运动，速度为正向最大，加速度为零，故D错误．11.【答案】C【解析】小球在平衡位置附近振动，合力充当回复力，是简谐运动，回复力为F＝－kx，故A、B、D错误，C正确．12.【答案】D【解析】第1s内振子相对于平衡位置的位移方向为正，速度方向也为正方向，A错；第2s末振子在平衡位置，位移为零，B错；第3s末振子相对于平衡位置的位移为－20cm，C错；第2s内振子相对于平衡位置的位移方向是正方向，速度方向为负方向，所以D正确．13.【答案】A【解析】ω＝＝4πrad/s，当t＝0时，具有正的最大位移，则x＝A，所以初相φ＝，表达式为x＝8×10－3sinm，A正确．14.【答案】B【解析】弹簧的压缩量即为振子振动过程中偏离平衡位置的最大距离，即振幅，故振幅之比为1∶2.而对同一振动系统，其周期由振动系统自身的性质决定，与振幅无关，故周期之比为1∶1.15.【答案】B【解析】因为阻力与铜球的重力比较，可以忽略，所以选铜球，B正确．16.【答案】振幅逐渐减小周期不变【解析】从图中可以看出，振子振动的幅度逐渐减小；但周期几乎不变．17.【答案】00【解析】经过半个周期，物体运动到与出发点位置关于平衡位置对称的点，且速度反向，故动能改变量为零，根据动能定理可知弹力做功为零；由于动能没有方向，故动能的变化周期为.18.【答案】1.1(±0.1)沿x轴正向(或向右)【解析】弹簧振子的振动周期是振子完成一次全振动的时间．由图知，弹簧振子的振动周期为T振≈22T闪＝22×0.05s＝1.1s，t＝0.1s＝2T闪，此时，由图象的斜率表示速度，则知振子的运动方向是沿x轴正向或向右．19.【答案】见解析【解析】(1)由甲图可知，E与A的摆长是相等的，根据共振的条件可