2023年人教版高中物理選擇性必修第一冊第2章測評試卷及答案

第二章測評

（時間:90分鐘滿分:100分）

一、單項選擇題（本題共8小題,每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有

一項是符合題目要求的）

1.單擺通過平衡位置時，小球受到的回復(fù)力（）

A.指向地面B.指向懸點

C.數(shù)值為零D.垂直于擺線

答案:C

解析:做簡諧運動的小球，只有在離開平衡位置時才受到回復(fù)力，平衡位置的意義就是回

復(fù)力為零的位置,c正確。

2.要增加單擺在單位時間內(nèi)的擺動次數(shù)，可采取的方法是（）

A.增大擺球的質(zhì)量B.減小擺長

C.減小擺動的角度D.升高氣溫

答案:B

解析油單擺的周期公式7=2兀/可知，周期只與/、g有關(guān)，而與質(zhì)量、擺動的幅度無關(guān)，

當(dāng)/增大時，周期增大;g增大時，周期減小;/減小時，周期減小瀕率增大，故選B。

3.在飛機的發(fā)展史中有一個階段，飛機上天后不久,飛機的機翼很快就抖動起來，而且越抖

越厲害，后來人們經(jīng)過了艱苦的探索，利用在飛機機翼前緣處裝一個配重桿的方法，解決

了這一問題。在飛機機翼前裝配重桿的主要目的是（）

A.加大飛機的慣性

B.使機體更加平衡

C.使機翼更加牢固

D.改變機翼的固有頻率

答案:D

解析:當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，物體的振幅最大,因此為了減弱機翼的

振動，必須改變機翼的固有頻率，選D。

4.如圖甲所示，彈簧振子以。點為平衡位置，在〃、N兩點之間做簡諧運動。振子的位移

x隨時間/的變化圖像如圖乙所示。下列判斷正確的是（）

A.振子做簡諧運動的表達式為x=12sin1.25兀，（cm）

B./=0.8s時，振子的速度方向沿?zé)o軸正方向

C/=0.4s和U1.2s時，振子的加速度相同

D.t=OAs時,振子在M點位置J=1.2s時,振子在N點位置

答案:A

解析:由題圖乙可知①=*=1.25兀rad/s,振幅為A=12cm,振子做簡諧運動的表達式為

x=12sin1.25兀/（cm）,A正確。t=0.8s時圖像切線的斜率為負，說明振子的速度方向沿％軸

負方向,B錯誤。t=0.4s和1=1.2s時，振子的位移方向相反,由牛頓第二定律和胡克定律

可知。=-竺，加速度方向相反,C錯誤。根據(jù)題圖乙可知,7=0.4s時,振子在N點位置尸1.2

m

s時,振子在M點位置,D錯誤。

5.如圖所示，豎直懸掛的彈簧振子做振幅為A的簡諧運動,當(dāng)物體到達最低點時，物體恰好

掉下一半（即物體質(zhì)量減少一半），此后振動系統(tǒng)的振幅的變化為（）

A.振幅不變

B.振幅變大

C.振幅變小

D.條件不夠，不能確定

答案:B

解析:當(dāng)物體到達最低點時掉下一半（即物體質(zhì)量減少一半）后，新的系統(tǒng)將繼續(xù)做簡諧運

動，機械能也是守恒的，所以還會到達原來的最低點，但是，由于振子質(zhì)量的減少，新的平衡

位置將比原來的平衡位置高，所以振幅變大,B正確。

6.擺長為I的單擺做簡諧運動,若從某時刻開始計時（取/=0）,當(dāng)運動至1時,擺球具

27g

有負向最大速度，則單擺的振動圖像為下圖中的（）

答案:D

解析:7=巴口為3T,說明此時擺球在平衡位置,且具有負向最大速度,故選項D正確。

27g4

7.右圖是一個單擺，其周期為T,則下列說法正確的是（）

A.把擺球的質(zhì)量增加，其周期增大

B.擺球的振幅變小時，周期也變小

C.此擺由0—3一運動的時間為T

D.擺球由3—。時，勢能向動能轉(zhuǎn)化

答案:D

解析:單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān),A錯誤;單擺的周期與振幅無關(guān),B錯誤;此擺由

OTBTO運動的時間為周期的一半,C錯誤;擺球由BT0時，勢能轉(zhuǎn)化為動能,D正確。

8.如圖所示，曲面A0是一段半徑為2m的光滑圓弧面，圓弧與水平面相切于0點,A?；?/p>

長為10cm,現(xiàn)將一小球先后從曲面的頂端A和A。弧的中點B由靜止釋放，到達底端的

速度分別為VI和V2,經(jīng)歷的時間分別為A和⑵那么（）

A.V1<V2,Z1<^2

B.V1>V2,/1=^2

C.Vl=V2,ti=t2

D.以上三種情況都有可能

答案:B

解析:因為A。弧長遠小于半徑，所以小球從A、3處沿圓弧滑下可等效成小角度單擺的

擺動,即做簡諧運動，等效擺長為2m,單擺的周期與振幅無關(guān)，故九=/2,因所以

v=j2g/i,故vi>V2o

二,多項選擇題（本題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多

項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）

9.如圖所示,A、B、C三個小鋼球的質(zhì)量分別為2加、|m,機,A球振動后,通過張緊的水

平細繩給其他各擺施加驅(qū)動力，當(dāng)B、C振動達到穩(wěn)定時，下列說法正確的是（）

。O'

2moAcO加

BO

A.B的振動周期最大

B.C的振幅比B的振幅小

C.C的振幅比B的振幅大

D.A、B、C的振動周期相等

答案:CD

解析:由題意,A做自由振動,振動周期就等于其固有周期，而B、C在A產(chǎn)生的驅(qū)動力作

用下做受迫振動，受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期,即等于A的固有周期，所以三個單

擺的振動周期相等，故A錯誤,D正確;由于C、A的擺長相等，則C的固有周期與驅(qū)動力

周期相等，產(chǎn)生共振，其振幅比B的大，故C正確,B錯誤。

10.一質(zhì)點做簡諧運動的位移x與時間/的關(guān)系如圖所示，由圖可知（）

A.頻率是2Hz

B.振幅是5nl

C.Z=1.7s時的加速度為正，速度為負

Dl=0.5s時質(zhì)點所受的合外力為零

答案:BC

解析:由題圖可知，質(zhì)點振動的周期為2s,經(jīng)計算得頻率為0.5Hz,振幅為5m,所以A錯

誤,B正確;/=L7s時的位移為負，加速度為正，速度為負，因此C正確;7=0.5s時質(zhì)點在平

衡位置，回復(fù)力為零，但所受合外力不一定為零，如單擺,D錯誤。

U.右圖為同一實驗室中甲、乙兩個單擺的振動圖像，從圖像可知()

A.兩擺球質(zhì)量相等

B.兩單擺的擺長相等

C.兩單擺相位相差5

D.在相同的時間內(nèi)，兩擺球通過的路程總有s產(chǎn)2s乙

答案:BC

解析:由題圖知T甲=7\,則擺長相等,B正確;而單擺周期與質(zhì)量無關(guān),A錯誤;A甲=2A乙,%甲

=2sin(at+])(cm),x『sin①f(cm),兩單擺相位相差],C正確;由于兩個擺的初相位不同,

所以只有從平衡位置或最大位移處開始計時,而且末位置也是在平衡位置或最大位移處

的特殊情況下，經(jīng)過相同的時間，兩擺球通過的路程才一定滿足s甲=2sc,D錯誤。

12.某彈簧振子在水平方向上做簡諧運動淇位移x隨時間/變化的關(guān)系為x=Asin而，振

動圖像如圖所示，下列說法正確的是()

A.彈簧在第1s末與第3s末的長度相同

B.簡諧運動的圓頻率是？rad/s

C.第3s末振子的位移大小為爭4

D.從第3s末到第5s末，振子的速度方向發(fā)生變化

答案:ABC

解析:由振動圖像可知，彈簧在第1S末與第3s末的位移相同，彈簧長度相同，選項A正

確;由振動圖像可知，振動周期為8s,簡諧運動的圓頻率是=：rad/s,選項B正確;第

3s末振子的位移大小為x=Asin0/=了4,選項C正確;從第3s末至U第5s末，振子的速度

方向不發(fā)生變化，選項D錯誤。

三'非選擇題(本題共6小題，共60分)

13.(8分)某同學(xué)在做用單擺測量重力加速度的實驗中，先測得擺線長為78.50cm,擺球直

徑為2.00cm,然后將一個力電傳感器接到計算機上用來在實驗中測量快速變化的拉

力。懸線上拉力R的大小隨時間/的變化曲線如圖所示。

(1)該擺的擺長為cm;

(2)該擺的擺動周期為s;

(3)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的值為m/s2;

(4)如果測得g值偏小，可能原因是。

A.測擺線長時擺線拉得過緊

B.擺線上端點懸點未固定好，擺動中出現(xiàn)松動

C.計算擺長時，忘記了加小球半徑

D.讀單擺周期時，讀數(shù)偏大

答案:⑴79.50

(2)1.8

(3)9.68

(4)BCD

解析:⑴擺長=擺線長+小球半徑=78.50cm+1.00cm=79.50cm。

(2)由變化圖線可知,T=1.8s。

(3)由單擺的周期公式T=2n1得

41T214X3.142X79.5O

cm/s2=9.68m/s2o

s=-1.82

(4)由8=黑可知,g值偏小的可能原因是/的測量值偏小,B、C正確,A錯誤;也可能是T

值偏大,D正確。

14.(8分)某同學(xué)用實驗的方法探究影響單擺周期的因素。

(1)下列關(guān)于單擺實驗的操作，正確的是。

A.擺球運動過程中擺角應(yīng)大于30°

B.擺球到達平衡位置時開始計時

C.擺球應(yīng)選用泡沫小球

D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動

(2)正確組裝單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺量出從懸點到細線與擺球連

接點的長度/'=0.9870m,再用游標卡尺測出擺球直徑，結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為_

mm,單擺擺長1=mo

]2主尺cm

?IIj1]JJH11J\111?????

0游標尺10

⑶實驗中，測出不同擺長/對應(yīng)的周期值T,作出7M圖像如圖所示，已知圖線上A、B兩

點的坐標分別為(XI,>1)、(X2/2),可求出g=o

答案：(1)BD

(2)12.00.9930

(3)441T(2X241)

72

解析:(1)擺角大于30°時擺球的運動就不是簡諧運動了，選項A錯誤;擺球到達平衡位

置，即擺球經(jīng)過最低點時開始計時，選項B正確;擺球應(yīng)選用質(zhì)量大、體積較小的球，不能

選泡沫球，選項C錯誤;應(yīng)保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動，選項D正確。

(2)該擺球的直徑為12mm+0.1mmx0=12.0mm,單擺擺長I為0.9870m+6.0mm=0.9930

(3)根據(jù)單擺的周期公式T=2n即/=*/有yi=^-xi,y2=^-X2

4仃2

聯(lián)立解得g=——(X2-Xl)o

15.(10分)如圖所示,豎直懸掛的輕彈簧下端系著A、B兩物體，冽A=0.1kg,mB=0.5kg,系統(tǒng)

靜止時彈簧伸長15。加,若剪斷A、5間的細繩,A做簡諧運動，其最大加速度和振幅分別

是多少?(g取10m/s2)

答案：50m/s212.5cm

解析:此題等效于用/二加Bg的力拉A使彈簧伸長15cm后釋放，則釋放時A的加速度最

大，此時合力與尸等大、反向，則amax=—=巴電=-5—1Q-m/s2=50m/s2振子的平衡位置

mAmA0.1o

是不用尸拉時A靜止的位置。設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為匕A、B靜止時，彈簧伸長量為15

加,由平衡條件得,(儂1+而)g=攵,%；解得攵=40>1/1)1。沒有5且A平衡時，彈簧伸長量

二二妝則振子的振幅A=12.5。

xk=2.5cm,cm

16.(10分)下圖是彈簧振子的振動圖像，請回答下列問題。

⑴振子的振幅、周期、頻率分別為多少？

(2)求振子在5s內(nèi)通過的路程。

(3)根據(jù)振動圖像寫出該簡諧運動的表達式o

答案:見解析

解析:⑴由圖像可知，振幅A=2cm;周期T=0.8s;頻率/="=1.25Hz。

⑵在5s內(nèi)通過的路程

s。

=-Tx4A=—0.8x4x2cm=50cm

(3)由圖像可知,振子的初相為0,①=2時=2.5兀rad/s,表達式為％=2sin2.5兀，(cm)。

17.(12分)汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上,彈簧的等效勁度系數(shù)

攵=1.5x105N/m,汽車開動時,在振幅較小的情況下淇上下自由振動的頻率滿足上;

為車廂在平衡位置時彈簧的壓縮長度)。若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2

Hz,已知汽車的質(zhì)量為6004，每個人的質(zhì)量為70kg,則這輛車乘坐幾個人時，人感覺到最

難受?(g取9.8m/s2)

答案：5人

解析:人體固有頻率為2Hz,當(dāng)汽車的振動頻率與其相等時，人體與之發(fā)生共振，人感覺最

難受。

即/二5,小，所以/=4;E

如7I4#/固

解得1=0.0621m

由胡克定律有kl=(m車+〃m人為

kl-m至g

得n------二5

2

故這輛車乘坐5