《机械振动》单元测试题含答案

《机械振动》单元测试题含答案
一、机械振动选择题
1．如图所示，PQ为—竖直弹簧振子振动路径上的两点，振子经过P点时的加速度大小为6m/s2，方向指向Q点；当振子经过Q点时，加速度的大小为8m/s2，方向指向P点，若PQ之间的距离为14cm，已知振子的质量为lkg，则以下说法正确的是（）
A．振子经过P点时所受的合力比经过Q点时所受的合力大
B．该弹簧振子的平衡位置在P点正下方7cm处
C．振子经过P点时的速度比经过Q点时的速度大
D．该弹簧振子的振幅一定为8cm
2．如图所示的单摆，摆球a向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不便．已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，a球质量是b球质量的5倍，碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半．则碰撞后
A 5 6 T
B 6 5 T
C．摆球最高点与最低点的高度差为0.3h
D．摆球最高点与最低点的高度差为0.25h
3．甲、乙两单摆的振动图像如图所示，由图像可知
A．甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B．甲、乙两单摆的摆长之比是2:3
C．t b时刻甲、乙两摆球的速度相同D．t a时刻甲、乙两单摆的摆角不等
4．在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究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．已知单摆摆长为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()
A．T=2πr GM
l
B．T=2πr
l
GM
C．T=2πGM
r l
D．T=2πl
r
GM
5．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中
A．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
B．物体在最低点时的加速度大小应为2g
C．物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg
D．弹簧的最大弹性势能等于2mgA
6．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时．下列说法正确的是（）
A．小球振动的固有频率是4Hz
B ．小球做受迫振动时周期一定是4s
C ．圆盘转动周期在4s 附近时，小球振幅显著增大
D ．圆盘转动周期在4s 附近时，小球振幅显著减小
7．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用力传感器测得摆线的拉力大小F 随时间t 变化的图象如图所示，已知单摆的摆长为l ，则重力加速度g 为( )
A ．224l t π
B ．22l t π
C ．22
49l t π D ．224l t
π
8．一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动．可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm ，周期为3.0 s ．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10 cm 时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客能舒服登船的时间是( ) A ．0.5 s
B ．0.75 s
C ．1.0 s
D ．1.5 s
9．如图所示，质量为A m 的物块A 用不可伸长的细绳吊着，在A 的下方用弹簧连着质量为
B m 的物块B ，开始时静止不动。

现在B 上施加一个竖直向下的力F ，缓慢拉动B 使之向下
运动一段距离后静止，弹簧始终在弹性限度内，希望撤去力F 后，B 向上运动并能顶起A ，则力F 的最小值是（ ）
A ．(A m +
B m )g B ．(A m +2B m )g
C ．2(A m +B m )g
D ．(2A m +B m )g
10．如图所示，弹簧振子在A 、B 之间做简谐运动．以平衡位置O 为原点，建立Ox 轴．向右为x 轴的正方向．若振子位于B 点时开始计时，则其振动图像为（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
11．一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点．0t =时刻振子的位移0.1m x =-；
4
s 3
t =时刻0.1m x =；4s t =时刻0.1m x =．该振子的振幅和周期可能为（ ） A ．0.1 m ，8s 3
B ．0.1 m, 8s
C ．0.2 m ，8s 3
D ．0.2 m ，8s
12．如图所示，将可视为质点的小物块用轻弹簧悬挂于拉力传感器上，拉力传感器固定于天花板上，将小物块托起一定高度后释放，拉力传感器记录了弹簧拉力F 随时间t 变化的关系如图所示。

以下说法正确的是
A ．t 0时刻弹簧弹性势能最大
B ．2t 0站时刻弹簧弹性势能最大
C ．
03
2t 时刻弹簧弹力的功率为0 D ．
03
2
t 时刻物体处于超重状态 13．如图所示为某物体系统做受迫振动的振幅A 随驱动力频率f 的变化关系图，则下列说法正确的是
A ．物体系统的固有频率为f 0
B ．当驱动力频率为f 0时，物体系统会发生共振现象
C ．物体系统振动的频率由驱动力频率和物体系统的固有频率共同决定
D ．驱动力频率越大，物体系统的振幅越大
14．如图所示,弹簧下端挂一质量为m 的物体,物体在竖直方向上做振幅为A 的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,则物体在振动过程中( )
A ．物体在最低点时的弹力大小应为2mg
B ．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
C ．弹簧的最大弹性势能等于2mgA
D ．物体的最大动能应等于mgA
15．某弹簧振子做周期为T 的简谐运动，t 时刻和t +Δt 时刻速度相同，已知Δt <T ，下列说法正确的是
A ．t 时刻和t +Δt 时刻位移相同
B ．t 时刻和t +Δt 时刻加速度大小相等，方向相反
C ．可能Δ4T t >
D ．可能Δ4
T t < E.一定Δ2
=
T t 16．一质点做简谐运动的位移x 与时间t 的关系如图所示，由图可知( )
A ．频率是2Hz
B ．振幅是5cm
C ．t ＝1.7s 时的加速度为正，速度为负
D ．t ＝0.5s 时，质点所受合外力为零 E.t ＝0.5s 时回复力的功率为零
17．一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T ，则( )
A ．若t T =，则t 时刻和()t t +时刻振子运动的加速度一定大小相等
B ．若2
T
t =
，则t 时刻和()t t +时刻弹簧的形变量一定相等 C ．若t 时刻和()t t +时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，则t 一定等于2
T
的奇数倍
D ．若t 时刻和()t t +时刻振子运动速度的大小相等，方向相同，则t 一定等于2
T
的整数倍
18．如图甲为竖直弹簧振子，物体在A 、B 之间做简谐运动，O 点为平衡位置，A 点为弹簧的原长位置，从振子经过A 点时开始计时，振动图象如图乙所示，下列说法正确的是
A ．t=1s 时，振子加速度最大
B ．t=2s 时，弹簧弹性势能最大
C ．t=1s 和t=2s 两个时刻，弹簧弹性势能相等
D ．t=3s 时，振子经过O 点向上运动 E.t=4s 时，振子加速度大小为g
19．如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O 点，摆长为l ，当它摆过竖直线OC 时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A ，B 点分别是最大位移处．下列说法中正确的是( )
A ．A 点和
B 点处于同一水平面 B ．A 点高于B 点
C ．摆球在A 点和B 点处线上的拉力大小相等
D ．单摆的振动周期仍为2l T g
= E.单摆向右或向左摆过D 点时，线上的拉力大小相等
20．如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x 随时间t 变化的图象如图乙所示．不计空气阻力，g 取10m/s 2．对于这个单摆的振动过程，下列说法中不正确的是（ ）
A ．单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为8sin(π)cm x t =
B ．单摆的摆长约为1.0m
C ．从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D ．从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
二、机械振动 实验题
21．某实验小组利用单摆测当地的重力加速度，实验装置如图甲所示：
（1）实验中，发现某次测得的重力加速度的值偏大，其原因可能是（_______） A ．以摆球直径和摆线长之和作为摆长来进行计算 B ．单摆所用摆球质量太大
C ．把（n -1）次全振动时间误当成n 次全振动时间
D ．开始计时时，秒表过早按下
（2）从悬点到小球重心的距离记为摆长l ，通过不断改变摆长l 的长度，该小组测得多组摆长l 和对应的周期的平方T 2，然后在图乙所给的坐标系中作出了l-T 2图像，则根据图像可求得当地的重力加速度g =______（用图乙中所给字母表示）。

22．利用如图1所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。

(1)实验室有如下器材可供选用： A ．长约1 m 的细线 B ．长约1 m 的橡皮绳 C ．直径约2 cm 的均匀铁球 D ．直径约5 cm 的均匀木球 E.秒表 F.时钟
G.10分度的游标卡尺 H.最小刻度为毫米的米尺
用了游标卡尺和米尺后，还需要从上述器材中选择__________(填写器材前面的字母)。

(2)用10分度的游标卡尺测量小球的直径d ，测量的示数如图2所示，读出小球直径的值为_________ mm 。

(3)将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，将其上端固定，下端自由下垂。

用米尺测量摆线长度为l。

小球在竖直平面内小角度平稳摆动后，测得小球完成n次全振动的总时间为t 请写出重力加速度的表达式g= ______。

(用l,d,n,t表示)
(4)正确操作后，根据多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值，比较后发现：此值比北京的重力加速度值略小，则实验所在处的地理位置与北京的主要不同点可能是
_________________________(写出一条即可)。

23．某实验小组的同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。

（1）实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的_________选填选项前的字母）
A．长约1m的细线 B．长约1m的橡皮绳
C．直径约1cm的均匀铁球 D．直径约10cm的均匀木球
（2）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图中________所示的固定方式（选填“甲”或“乙”）。

（3）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的时____________（选填选项前的字母）。

A．测出摆线长作为单摆的摆长
B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度由静止释放，使之做简谐运动
C．在摆球经过平衡位置时开始计时
D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
（4）用l表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则计算重力加速度的表达式为
g=____________.
（5）乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________（选填选向前的字母）。

A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间
D ．实验中，由于操作不当，使摆球做圆锥摆运动 24．根据单摆周期公式2l
T g
π
=，可以通过实验测量当地的重力加速度．如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．
（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图2所示，读数为______mm ． （2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有______． a ．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 b ．摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c ．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
d ．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔△t 即为单摆周期T
e ．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间△t ，则单摆周期T=△t/50．
25．小雷在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.20 cm ；用20分度的游标卡尺测得小球直径如图所示，然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间．则
（1）小球直径为_________cm
（2）如果他在实验中误将49次全振动数为50次，测得的g 值_________（填“偏大”或“偏小”或“准确”）
（3）他以摆长（L ）为横坐标、周期的二次方（T 2）为纵坐标作出了T 2－L 图线，由图象测得的图线的斜率为k ，则测得的重力加速度g =_________．（用题目中给定的字母表示） （4）小俊根据实验数据作出的图象如图所示，造成图象不过坐标原点的原因可能是_________．
26．根据单摆周期公式2πl
T
g
测量当地的重力加速度。

将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，做成单摆。

(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图所示，读数为d=____mm，测得n次经过最低点的时间如图所示，读数t=_____s。

当地重力加速度表达为g=___________(用前边给出的字母表示，绳长用L表示)
(2)有同学测得的g值偏小，可能原因是______。

A．测摆线时摆线拉得过紧
B．摆线上端未牢固地系于悬点
C．以摆球直径和摆线长之和作为摆长来计算
D．开始计时时，小球开始摆动后稍迟才按下停表计时
E．摆球通过平衡位置并开始计时时，将摆球通过平衡位置的次数计为1
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一、机械振动选择题
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．对振子受力分析，有向下的重力和向上的弹簧的弹力。

由牛顿第二定律可得
F ma =合
由题意可得
216m/s a =，228m/s a =
12a a <
所以
12F F <合合
即振子经过P 点时所受的合力比经过Q 点时所受的合力小，所以A 错误； B ．当振子加速度为0时，即合力为0时，振子处于平衡位置，即
010N F G mg ===
其中，g 取10m/s 2。

在P 点，由牛顿第二定律可得
11G F ma -= 14N F =
此时弹簧弹力向上，即弹簧处于压缩状态。

在Q 点，由牛顿第二定律可得
22F G ma -= 218N F =
此时弹簧弹力也向上，即弹簧同样处于压缩状态。

由胡克定律
F kx =-
可得
1214cm x x +=
解得
1N/cm k =
则
14cm x =，218cm x =，010cm x =
所以该弹簧振子的平衡位置在P 点正下方6cm 处，所以B 错误；
C ．由B 选项分析可知，P 点离平衡位置比Q 点离平衡位置近，由于越靠近平衡位置，振子的速度越大，所以振子经过P 点时的速度比经过Q 点时的速度大，所以C 正确；
D ．由于振子的初速度未知，所以无法判断振子速度为0的位置，即无法判断振子的振幅是多大，所以只能说该弹簧振子的振幅可能为8cm ，而不是一定，所以D 错误。

故选C 。

2．D 【解析】
试题分析：单摆的周期与摆球的质量无关，只决定于摆长和当地的重力加速度．所以AB 错误．在a 球向下摆的过程中，只有重力做功，机械能守恒．有：Mgh=
1
2
Mv 12 a 、b 两球碰撞过程时间极短，两球组成的系统动量守恒．所以有 Mv 1-m•2v 1=（M+m ）v 2
碰撞后摆动过程中，机械能守恒，所以有：
2
21
2
M m gh M m v +'=+（）（） 整理得：v 2＝0．5v 1，所以h'=0．25h ．故C 错误，D 正确．故选D ． 考点：动量守恒定律；能量守恒定律
【名师点睛】分析清楚物体运动的过程，分过程利用机械能守恒和动量守恒即可求得结果；单摆的周期是由单摆的摆长和当地的重力加速度的大小共同决定的，与摆球的质量和运动的速度无关． 3．D 【解析】 【详解】
A ．由图像可知，甲、乙两单摆的周期之比是2:3，选项A 错误；
B ．根据2T =，则224g L T π=，则甲、乙两单摆的摆长之比是4:9，选项B 错误；
C ．因乙摆摆长大，振幅小，则在最高点时离开平衡位置的高度小，则到达最低点时的速度较小，即t b 时刻甲、乙两摆球的速度不相同，故C 错误；
D ．t a 时刻甲、乙两单摆的位移相等，但是由于两摆的摆长不等，则摆角不等，选项D 正确； 故选D. 4．B 【解析】 【分析】 【详解】
在地球表面重力等于万有引力，故
2Mm
mg G
r
= 解得
2
GM g r =
由单摆的周期：
2T =联立各式解得
2T π= 故选B ． 【点睛】
本题关键是要掌握两个公式，地球表面的重力加速度公式2
GM
g r =
和单摆的周期公式
2l T g
π
=. 5．D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．系统机械能守恒，动能、重力势能、弹性势能总量不变，振动过程中重力势能一直变化，弹簧的弹性势能和物体动能总和一直变化，故A 错误；
B ．根据振动对称性，最低点与最高点关于平衡位置对称，最低点时弹簧形变量2A ，弹力2kA ，弹力与重力合力
2k A mg mg ⋅-=
方向向上，加速度为g 向上，故B 错误；
C ．最低点时弹簧形变量2A ，弹力2kA =2mg ，故C 错误；
D ．振动最低点，弹簧的弹性势能最大，系统机械能守恒，重力势能转化为弹性势能，
2p E mgA =
故D 正确．
6．C 【解析】 【分析】 【详解】
A ．小球振动的固有周期4s T =，则其固有频率为1
0.25Hz f T
=
=，A 错误； B ．小球做受迫振动时周期等于驱动力的周期，即等于圆盘转动周期，不一定等于固有周期4s ，B 错误；
CD ．圆盘转动周期在4s 附近时，驱动力周期等于振动系统的固有周期，小球产生共振现象，振幅显著增大，C 正确D 错误。

故选C 。

7．D 【解析】 【分析】 【详解】
根据图象可知：单摆的周期为：T =4t
根据周期公式得：2L T g π= ,所以g =224l
t
π，故D 正确，ABC 错误． 故选D ． 8．C 【解析】 【详解】
把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为
2cos
y A t T π=，代入得()220cos 3
y t cm π
=，当y=10cm 时，可解得：20.533
t t s ππ
=⇒=，故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是2t=1.0s ，故C 正确，ABD 错误． 9．A 【解析】 【分析】 【详解】 如图所示
O 1为弹簧的原长位置，O 2为挂上物块B 时弹簧伸长后的位置，弹簧的伸长量为0x ∆，要使B 向上运动并能顶起A ，弹簧给A 的力至少要等于A 物块的重力m A g ，即弹簧至少要压缩到位置O 3，压缩量为2x ∆，物块B 在力F 的作用下至少下拉的长度1x ∆，让B 以O 2为平衡
位置做简谐运动。

则要满足
120x x x ∆=∆+∆
又因为
B 0m g k x =∆，A 2m g k x =∆
1F k x =∆
所以F 的最小值
A B ()F m m g =+
故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

10．A 【解析】 【分析】 【详解】
由题意：设向右为x 正方向，振子运动到N 点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N 点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A 正确． 11．ACD 【解析】 【分析】 【详解】
AB. 如果振幅等于0.1m ，经过周期的整数倍，振子会回到原位置，则有：
4
(4)s 3
nT -=
当1n =时，8
s 3
T =
，故A 正确，B 错误； CD. 如果振幅大于0.1m ，如图所示，则有：
()444s 332
T nT +-=+ 当0n =时，8s T =；当1n =时，8
s 3
T =
；故C 正确，D 正确；
12．A
【解析】 【分析】
本题考查弹簧不同状态下对应各物理量的值得情况。

【详解】
AB ．t 0时刻弹簧弹力最大，伸长量最大，弹性势能最大，2t 0时刻，弹力最小，弹性势能最小，A 正确，B 错误； C ．03
2
t 时刻，弹簧振子在平衡位置，速度最大，弹力为2F 0，功率不为零，C 错误； D ．
03
2
t 时刻，弹簧振子在平衡位置，物体加速度为零，处于平衡状态，D 错误； 故选A 。

13．AB 【解析】 【详解】
A ．由振动图像可知，当驱动力的频率为f 0时振幅最大，则由共振的条件可知，物体系统的固有频率为f 0，选项A 正确；
B ．当驱动力频率为f 0时，物体系统会发生共振现象，选项B 正确；
C ．物体系统振动的频率由驱动力频率决定，选项C 错误；
D ．驱动力频率越接近于系统的固有频率时，物体系统的振幅越大，选项D 错误。

14．AC 【解析】 【分析】 【详解】
物体做简谐运动，最高点和最低点关于平衡位置对称，最高点加速度为g ，最低点加速度也为g ，方向向上，F-mg=ma ，a=g ，F=2mg ，选项A 正确；根据物体和弹簧总的机械能守恒，弹簧的弹性势能和物体的动能、物体的重力势能之和不变，选项B 错误；物体下落到最低点时，重力势能的减少量全部转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的最大弹性势能为E P =mg×2A=2mgA ，选项C 正确；当弹簧的弹力等于物体的重力时，物体速度最大，动能最大，此时弹簧处于拉伸状态，弹性势能'
P E 不为零，根据系统机械能守恒可知此时物体的动
能为'
k P E mgA E =-，即E k 小于mgA ，选项D 错误；故选AC ．
15．BCD 【解析】 【详解】
A.因弹簧振子在t 时刻和t t +∆时刻速度相同，可知两个时刻振子的位置关于平衡位置对称，则t 时刻和t t +∆时刻位移大小相同，方向不一定相同，则选项A 错误；
B.因两个时刻振子的位置关于平衡位置对称，可知t 时刻和t t +∆时刻加速度大小相等，方向相反，选项B 正确；
C.由振子的运动规律可知，t ∆可能大于、小于或等于
4
T
，选项CD 正确；
E.因相差
2T 的两个时刻的振动速度总是相反的，t ∆不可能2
T
，选项E 错误； 故选BCD. 16．BCE 【解析】
A 、
B 、由简谐运动的图象可判断出振子的周期为2 s ，则频率1
0.5Hz f T
=
=；该质点的振幅为5cm ；C 、1.7 s 时位移为负值，则加速度为正，根据图象走向可判断速度为负；D 、E 、0.5 s 时，振动质点位于平衡位置，回复力为零，但合外力不一定为零(如单摆在平衡位置时合外力指向圆心)．故选BCE.
【点睛】考查简谐运动的图象，解题关键是能看懂简谐运动x -t 图，理解各时刻质点的速度、加速度、回复力． 17．AB 【解析】
A 、若t T =，由简谐振动的周期性可知，t 时刻和()t t +时刻振子运动的各物理量都相同，所以加速度一定大小相等，故A 正确；
B 、若2
T
t =
，在t 时刻和()t t +时刻振子的位置一定关于平衡位置是对称点，弹簧沿水平方向做简谐振动，所以受到的弹簧的弹力的大小相等，所以两个时刻弹簧的形变量一定相等，故B 正确；
C 、若t 时刻和()t t +时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，振子可能以相等的速度经过两点，也可能以方向相反的速度经过两点，所以则t 不一定等于2
T
的奇数倍，故C 错误；
D 、若t 时刻和()t t +时刻振子运动速度的大小相等、方向相同，可能振子经过同一点，也可能经过关于平衡位置对称的两位置，t 不一定等于
2
T
的整数倍，故D 错误． 点睛：本题考查对简谐运动物理量及其变化的理解程度，可通过过程分析理解掌握，简谐运动中速度与加速度的大小变化情况是相反，也可以作出振动图象进行分析． 18．BDE 【解析】 【详解】
A. t =1s 时，振子在平衡位置，加速度为零，选项A 错误；
B. t =2s 时，振子到达最低点，此时弹簧弹性势能最大，选项B 正确；
C. t =2s 时刻弹簧的压缩量比t =1s 时刻大，t =2s 时刻弹簧的弹性势能比t =1s 时刻大，选项C 错误；
D. 由振动图像可知，t =3s 时，振子经过O 点向上运动，选项D 正确.
E. t =4s 时，振子回到A 点，此时振子的加速度大小为g ，选项E 正确.
19．ACD 【解析】
摆球运动过程中机械能守恒，所以A ，B 在同一高度．选项A 正确，B 错误；球在B 点不受洛伦兹力，与球在A 点时受拉力大小相等，选项C 正确；球在磁场中运动时虽然受洛伦兹力，但洛伦兹力总与速度方向垂直，不能提供回复力，所以不改变振动的周期，选项D 正确；单摆向右或向左摆过D 点时，速度大小相等，但洛伦兹力的方向相反，所以线上的拉力不相等，选项E 错误．
【点睛】本题中小球在复合场运动，洛伦兹力不做功，其机械能仍然守恒，洛伦兹力不改变小球运动的快慢．但要注意洛伦兹力方向与速度有关，速度反向，洛伦兹力方向也相反． 20．C 【解析】 【详解】
A ．由振动图象读出周期2s T =，振幅8cm A =，由
2πT
ω=
得到角频率πrad/s ω=，则单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为
sin 8sin(π)cm x A t t ω==
A 正确，不符合题意；
B ．由公式
2T = 得1m L =，B 正确，不符合题意；
C ．从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，C 错误，符合题意；
D ．从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中，摆球的位移减小，回复力减小，D 正确，不符合题意。

故选C 。

二、机械振动 实验题
21．AC 22121
4()
l l g b b π-=-
【解析】 【详解】
（1）[1]
．根据2T = 224πL g T
=
A 、以摆球直径和摆线长之和作为摆长来进行计算，则L 偏大，测得的g 偏大，选项A 正确；
B 、单摆所用摆球质量大小与重力加速度无关．故B 错误．
C 、把（n -1）次全振动时间误当成n 次全振动时间，则周期测量值偏小，重力加速度测量值偏大，故C 正确．
D 、开始计时时，秒表过早按下，则测得的T 偏大，则g 测量值偏小，故D 错误． （2）[2]
．根据2T = 22
4g l T π=
，
则
21
2
21
4l l g k b b π-=
=
- 解得
22121
4()l l g b b π-=-
22．ACE 17.6 222
42t d n l π⎛⎫+ ⎪
⎝⎭ 实验所在处比北京纬度低或海拔高(其他答案合理也可)
【解析】 【详解】
(1)[1].摆线的长度不能伸长，所以摆线选择长约1m 的细丝，摆球选择质量大体积小的球，所以选择直径约2cm 的均匀铁球，实验中需要用秒表测量单摆摆动的时间，从而得出周期，故选ACE 。

(2)[2].游标卡尺的主尺读数为17mm ，游标读数为0.1×6mm=0.6mm ，则小球直径为17.6mm 。

(3)[3].单摆的摆长
2
d L l =+
， 单摆的周期
t T n
=
，
根据2T π
= 222
22
4()
42d
n l L g T t ππ+== (4)[4].多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值比北京的重力加速度值略小，可能实
验所在处纬度低或海拔比较高。

23．AC 乙 BC 2
24g k
π= CD
【解析】 【详解】
（1）[1]AB.实验过程单摆摆长应保持不变，应选择长约1m 的细线作为摆线，摆线不能选择有弹性的橡皮绳，故A 正确，B 错误；
CD.为减小实验误差，应选择密度大而体积小的球作为摆球，应选择直径约1cm 的均匀铁球作为摆球，不要选用直径约10cm 的均匀木球，故C 正确，D 错误； 故选：AC ；
（2）[2]在该实验的过程中，悬点要固定，应采用图乙中所示的固定方式。

（3）[3]A.摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长，故A 错误；
B.单摆在小角度下的运动为简谐运动，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，故B 正确；
C.为减小测量误差，在摆球经过平衡位置时开始计时，故C 正确；
D.为减小测量误差，应测出n 个周期的总时间t ，然后求出周期：t
T n
=，用单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期实验误差较大，故D 错误； 故选：BC ；
（4）[4]由单摆周期公式：2T == ，可知：T 成正比，T 图象是正
比例函数图象，T 图象的斜率：
k
=
， 则重力加速度：
2
24g k
π=；
（5）[5]由单摆周期公式：2T =得： 224l g T
π=；
A.单摆在小角度下的摆到为简谐振动，开始摆动时振幅较小，单摆的振幅对重力加速度的测量没有影响，故A 错误；
B.开始计时时，过早按下秒表，所测周期T 偏大，所测重力加速度偏小，故B 错误；
C.测量周期时，误将摆球（n −1）次全振动的时间记为n 次全振动的时间，所测周期T 偏小，所测重力加速度g 偏大，故C 正确；
D.实验中，由于操作不当，使摆球做圆锥摆运动，测得的周期T 偏小，所测重力加速度偏大；。