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高中物理机械振动模块测试题及解答

机械振动是高中物理力学部分的重要组成，它不仅揭示了自然界中广泛存在的周期性运动规律，也是后续学习机械波、电磁振荡等内容的基础。掌握简谐运动的规律、振动图像的意义以及共振的应用，对深入理解物理学的和谐与统一至关重要。以下为针对本模块的测试题及详细解答，旨在帮助同学们巩固知识，提升分析问题与解决问题的能力。

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.关于简谐运动，下列说法正确的是（）

A.物体的位移越大，速度一定越大

B.物体的速度越大，加速度一定越大

C.物体运动到平衡位置时，加速度一定为零

D.简谐运动是匀变速运动

2.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，振子质量为m，弹簧劲度系数为k。当振子从最大位移处向平衡位置运动的过程中，下列说法正确的是（）

A.速度增大，加速度增大

B.速度增大，加速度减小

C.速度减小，加速度增大

D.速度减小，加速度减小

3.单摆是一种理想化的物理模型，其周期公式的适用条件是（）

A.摆角任意大小

B.摆球质量远大于摆线质量

C.摆线不可伸长且质量忽略不计，摆角很小

D.只要是单摆，周期公式都适用

4.一质点做简谐运动，其位移x随时间t变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（）

（示意图：标准正弦曲线，振幅A，周期T，t=0时在平衡位置向正方向运动）

A.质点在t=T/4时刻速度最大，加速度最大

B.质点在t=T/2时刻速度为零，加速度为零

C.质点在t=3T/4时刻位移为负向最大，速度为零

D.质点在t=T时刻回到初始位置，速度方向与初速度方向相反

5.关于机械振动中的能量，下列说法正确的是（）

A.振动物体的动能和势能之和始终保持不变

B.振动物体在平衡位置时动能最大，势能最小

C.振动物体在最大位移处时动能最大，势能最小

D.只有弹簧振子的振动系统机械能守恒，单摆振动系统机械能不守恒

6.某弹簧振子做简谐运动，若其振幅增大为原来的两倍，则下列说法正确的是（）

A.周期增大为原来的两倍

B.频率增大为原来的两倍

C.最大速度增大为原来的两倍

D.振动能量增大为原来的两倍

7.关于受迫振动和共振，下列说法中错误的是（）

A.受迫振动的频率等于驱动力的频率

B.共振是受迫振动的一种特殊情况

C.当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大

D.洗衣机脱水时利用了共振原理

8.两个简谐运动的振动图像如图所示（示意图：两个周期相同的正弦曲线，一个相位超前，一个相位滞后），则它们的（）

A.振幅相同，频率不同

B.振幅不同，频率相同

C.振幅相同，频率相同，相位差恒定

D.振幅不同，频率不同，相位差恒定

9.一个单摆从地球表面移到月球表面（月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度），其周期将（）

A.变大

B.变小

C.不变

D.无法确定

10.一弹簧振子在水平方向做简谐运动，O为平衡位置，A、B为最大位移处。从振子经过位置P（P点在O和A之间）向右运动时开始计时，则下列图像中能正确反映振子的速度v随时间t变化规律的是（）

（示意图：需要学生根据描述选择v-t图像，起点P在O和A之间向右运动，即从P向A运动，速度减小至零，再反向运动）

A.（一个从正方向开始减小的余弦曲线片段）

B.（一个从负方向开始增大的正弦曲线片段）

C.（一个从正方向开始增大的正弦曲线片段）

D.（一个从负方向开始减小的余弦曲线片段）

二、填空题（本题共3小题，每空3分，共18分）

11.一简谐运动的表达式为x=5sin(2πt+π/3)cm，其中x的单位是cm，t的单位是s。则该简谐运动的振幅是______cm，周期是______s，初相位是______rad。

12.秒摆（周期为2秒的单摆）的摆长约为______m（重力加速度g取10m/s2，π2取10）。若将此秒摆从地面移至距离地面高度为地球半径的高空处，其周期变为______s。

13.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测得摆线长为l，摆球直径为d，单摆完成n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度g=______（用题中所给物理量符号表示）。若他在实验中误将摆线长当成了摆长（忽略了摆球半径），则所测得的重力加速度值比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

三、解答题（本题共2小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14.（20分）一个质量为0.2k