高中物理新教材同步選擇性必修第一冊 主題2 第Ⅰ部分 檢測試卷(二)同步講義

檢測試卷(二)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，其中1～7題為單項選擇題，8～12題為多項選擇題)1.物體做簡諧運動時，下列敘述正確的是()A.平衡位置就是回復(fù)力為零的位置B.處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)C.物體到達平衡位置時，合力一定為零D.物體到達平衡位置時，回復(fù)力不一定為零答案A解析平衡位置是回復(fù)力等于零的位置，但物體所受合力不一定為零，A對.2.下列說法正確的是()A.擺鐘走時快了必須調(diào)短擺長，才可能使其走時準(zhǔn)確B.火車過橋要減速慢行，是為了防止火車因共振而傾覆C.挑水時為了防止水從水桶中蕩出，可以加快或減慢走路的步頻D.在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動，是共振現(xiàn)象答案C解析擺鐘走時快了說明擺的周期變短了，需要增大單擺的周期，根據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，必須增大擺長，才可能使其走時準(zhǔn)確，故A錯誤；火車過橋時要減速是為了防止橋發(fā)生共振，不是防止火車發(fā)生共振，故B錯誤；挑水的人由于行走，使扁擔(dān)和水桶上下振動，當(dāng)扁擔(dān)與水桶振動的固有頻率等于人邁步的頻率時，發(fā)生共振，水桶中的水溢出，挑水時為了防止水從水桶中蕩出，可以加快或減慢走路的步頻，故C正確；停在海面的小船上下振動，是受迫振動，故D錯誤.3.如圖1所示為某質(zhì)點在0～4s內(nèi)的振動圖象，則()圖1A.質(zhì)點振動的振幅是2m，質(zhì)點振動的頻率為4HzB.質(zhì)點在4s末的位移為8mC.質(zhì)點在4s內(nèi)的路程為8mD.質(zhì)點在t＝1s到t＝3s的時間內(nèi)，速度先沿x軸正方向后沿x軸負方向，且速度先增大后減小答案C解析由題圖可知振動的振幅A＝2m，周期T＝4s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，選項A錯誤；＝4A＝8m，選項C正確；質(zhì)點從t＝1s到t＝3s的時間內(nèi)，一直沿x軸負方向運動，選項D錯誤.4.(2017·館陶一中高二下學(xué)期期中)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖2甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動，勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動，把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期.若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖乙所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖丙所示.若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，Y表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則()圖2A.由圖線可知T0＝4s，振幅為8cmB.由圖線可知T0＝8s，振幅為2cmC.當(dāng)T在4s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時，Y很小D.當(dāng)T在8s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時，Y很小答案C解析題圖乙是振子自由振動時的振動圖線，振子的固有周期為T0＝4s，振幅為4cm，故A、B錯誤；當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振子的固有頻率時，振子的振動達到最強，故當(dāng)T在4s附近時，振幅顯著增大，當(dāng)T比4s小得多或大得多時，Y很小，故C正確，D錯誤.5.(2018·吉林八校聯(lián)考高二下學(xué)期期中)有一個在y方向上做簡諧運動的物體，其振動圖象如圖3所示.下列關(guān)于圖4中(1)～(4)的判斷正確的是()圖3圖4A.圖(1)可作為該物體的速度－時間圖象B.圖(2)可作為該物體的回復(fù)力－時間圖象C.圖(3)可作為該物體的回復(fù)力－時間圖象D.圖(4)可作為該物體的加速度－時間圖象答案C解析在簡諧運動中，位移為零時，速度最大，位移最大時，速度為零，則知速度圖象與位移圖象呈現(xiàn)相反的規(guī)律，圖(2)可以作為該物體的v－t圖象，故A錯誤；由簡諧運動特征F＝－kx可知，回復(fù)力的圖象與位移圖象的相位相反，但也是正弦曲線，則知圖(3)可作為該物體的F－t圖象，故B錯誤，C正確；由a＝－eq\f(kx,m)可知，加速度的圖象與位移圖象的相位相反，應(yīng)為正弦曲線，則知圖(4)不能作為該物體的a－t圖象，故D錯誤.6.如圖5所示，兩段光滑圓弧軌道半徑分別為R1和R2，圓心分別為O1和O2，所對應(yīng)的圓心角均小于5°，在最低點O平滑連接.M點和N點分別位于O點左右兩側(cè)，MO的距離小于NO的距離.現(xiàn)分別將位于M點和N點的兩個小球A和B(均可視為質(zhì)點)同時由靜止釋放.關(guān)于兩小球第一次相遇點的位置，下列判斷正確的是()圖5A.恰好在O點 B.一定在O點的左側(cè)C.一定在O點的右側(cè) D.條件不足，無法確定答案C解析據(jù)題意，兩段光滑圓弧所對應(yīng)的圓心角均小于5°，把兩球在圓弧上的運動看做等效單擺，等效擺長等于圓弧的半徑，則A、B兩球的運動周期分別為TA＝2πeq\r(\f(R1,g))，TB＝2πeq\r(\f(R2,g))，兩球第一次到達O點的時間分別為tA＝eq\f(1,4)TA＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R1,g))，tB＝eq\f(1,4)TB＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R2,g))，由于R1<R2，則tA<tB，故兩小球第一次相遇點的位置一定在O點的右側(cè).故選C.7.如圖6所示，一質(zhì)點在a、b間做簡諧運動，O是它振動的平衡位置.若從質(zhì)點經(jīng)過O點開始計時，經(jīng)3s，質(zhì)點第一次到達M點，再經(jīng)2s，它第二次經(jīng)過M點，則該質(zhì)點的振動圖象可能是()圖6答案C解析若質(zhì)點從平衡位置開始先向右運動，可知M到b的時間為1s，則eq\f(T,4)＝3s＋1s＝4s，解得T＝16s，若質(zhì)點從平衡位置開始先向左運動，可知M到b的時間為1s，則eq\f(3,4)T＝3s＋1s＝4s，解得T＝eq\f(16,3)s，故C正確，A、B、D錯誤.8.如圖7所示，A、B、C三個小鋼球的質(zhì)量分別為2m、eq\f(1,2)m、m，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()圖7A.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.9.(2018·延慶高二檢測)如圖8所示，輕質(zhì)彈簧下掛重為300N的物體A時伸長了3cm，再掛上重為200N的物體B時又伸長了2cm，現(xiàn)將A、B間的細線燒斷，使A在豎直平面內(nèi)振動，則(彈簧始終在彈性限度內(nèi))()圖8A.最大回復(fù)力為500N，振幅為5cmB.最大回復(fù)力為200N，振幅為2cmC.只減小A的質(zhì)量，振動的振幅不變，周期變小D.只減小B的質(zhì)量，振動的振幅變小，周期不變答案BD解析由題意知，輕質(zhì)彈簧下只掛物體A，使彈簧伸長3cm時，A的位置為A振動時的平衡位置，再掛上重為200N的物體B時，彈簧又伸長了2cm，此時連接A、B的細線張力大小為200N，把該細線燒斷瞬間，A的速度為零，具有向上的最大加速度，此時受到的回復(fù)力最大，為200N，距平衡位置的位移最大，為2cm，故A錯誤，B正確；只減小A的質(zhì)量，振動的幅度不變，而周期與振幅無關(guān)，所以周期不變，故C錯誤；只減小B的質(zhì)量，振動的幅度變小，而周期與振幅無關(guān)，所以周期不變，故D正確.10.圖9為甲、乙兩單擺的振動圖象，則()圖9A.若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲∶l乙＝2∶1B.若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲∶l乙＝4∶1C.若甲、乙兩單擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩單擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙＝4∶1D.若甲、乙兩單擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩單擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙＝1∶4答案BD解析由題圖可知T甲∶T乙＝2∶1，根據(jù)公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，若兩單擺在同一地點，則兩單擺擺長之比為l甲∶l乙＝T甲2∶T乙2＝4∶1，故A錯誤，B正確；若兩單擺擺長相等，則所在星球的重力加速度之比為g甲∶g乙＝T乙2∶T甲2＝1∶4，故C錯誤，D正確.11.(2018·廣州高二檢測)如圖10所示為同一實驗室中甲、乙兩個單擺的振動圖象，從圖象可知()圖10A.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eq\f(π,2)D.在相同的時間內(nèi)，兩擺球通過的路程總有s甲＝2s乙答案BC解析x甲＝2sin(ωt＋eq\f(π,2))cm，x乙＝sinωtcm，兩單擺相位相差eq\f(π,2)，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＝2s乙，D錯誤.12.一彈簧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標(biāo)原點.t＝0時振子的位移x＝－0.1m；t＝eq\f(4,3)s時x＝0.1m；t＝4s時x＝0.1m.該振子的振幅和周期可能為()A.0.1m，eq\f(8,3)s B.0.1m，8sC.0.2m，eq\f(8,3)s D.0.2m，8s答案ACD解析若振幅A＝0.1m，T＝eq\f(8,3)s，則eq\f(4,3)s為半個周期，從－0.1m處運動到0.1m處，符合運動實際，4s－eq\f(4,3)s＝eq\f(8,3)s為一個周期，正好返回0.1m處，所以A對；若A＝0.1m，T＝8s，eq\f(4,3)s＝eq\f(T,6)，不可能由負的最大位移處運動到正的最大位移處，所以B錯；若A＝0.2m，T＝eq\f(8,3)s，則eq\f(4,3)s＝eq\f(T,2)，振子可以由－0.1m處運動到對稱位置，4s－eq\f(4,3)s＝eq\f(8,3)s＝T，振子可以由0.1m處返回0.1m處，所以C對；若A＝0.2m，T＝8s，則eq\f(4,3)s＝2×eq\f(T,12)，而sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)·\f(T,12)))＝eq\f(1,2)，即eq\f(T,12)時間內(nèi)，振子可以從平衡位置運動到0.1m處，再經(jīng)eq\f(8,3)s又恰好能由0.1m處運動到0.2m處后，再返回0.1m處，所以D對.二、實驗題(本題共2小題，共18分)13.(8分)用單擺測重力加速度的實驗裝置如圖11所示.圖11(1)下表是某同學(xué)記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理.組次123擺長L/cm80.0090.00100.0050次全振動時間t/s90.095.5100.5振動周期T/s1.801.91重力加速度g/(m·s－2)9.749.73請計算出第3組實驗中的T＝________s，g＝________m/s2.(2)用多組實驗數(shù)據(jù)作出T2－L圖象，也可求出重力加速度g.已知三位同學(xué)作出的T2－L圖線的示意圖如圖12中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過原點，圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?，則相對于圖線b，下列分析正確的是____(填選項前的字母).圖12A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長LB.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次C.圖線c對應(yīng)的g值小于圖線b對應(yīng)的g值答案(1)2.01(2分)9.76(3分)(2)B(3分)解析(1)由T＝eq\f(t,n)得T＝eq\f(100.5,50)s＝2.01s.由g＝eq\f(4π2L,T2)得g≈9.76m/s2(2)寫出T2與L的表達式，T2＝eq\f(4π2,g)L，T2－L圖象的斜率為eq\f(4π2,g)，圖象應(yīng)過原點，圖線b為正確實驗圖線.圖線a中斜率與b相同，說明g相同，而L為零時T＞0，說明L記錄偏小，應(yīng)該是誤將懸點到小球上端的距離記為擺長L，把懸線長度當(dāng)成了擺長，忘記加小球的半徑，A錯誤.圖線c斜率較小，得出的g偏大，C錯誤.由g＝eq\f(4π2L,T2)可知，若g偏大，則T2偏小，圖線c可能是記錄單擺全振動次數(shù)的時候多記錄了次數(shù)，B正確.14.(10分)(2018·金華市十校高二上學(xué)期期末聯(lián)考)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擺球最低端的長度L＝0.9990m，再用游標(biāo)卡尺測出擺球直徑，結(jié)果如圖13所示，則該擺球的直徑為____mm，單擺擺長l為________m.圖13(3)實驗中，測出不同擺長l對應(yīng)的周期值T，作出T2－l圖象，如圖14所示，已知圖線上A、B兩點的坐標(biāo)分別為(x1，y1)、(x2，y2)，可求出g＝________.圖14答案(1)BD(3分)(2)12.0(2分)0.9930(2分)(3)eq\f(4π2,y2－y1)(x2－x1)(3分)解析(1)擺球運動過程中擺角大于30°時就不是簡諧運動了，選項A錯誤；擺球到達平衡位置時，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)(3)根據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，即T2＝eq\f(4π2,g)l有：y1＝eq\f(4π2,g)x1；y2＝eq\f(4π2,g)x2聯(lián)立解得：g＝eq\f(4π2,y2－y1)(x2－x1).三、計算題(本題共3小題，共34分)15.(9分)一個擺長為2m的單擺，在地球上某地擺動時，測得完成100次全振動所用的時間為284s.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭；(2)答案(1)9.78m/s2(2)7.02s解析(1)周期T＝eq\f(t,n)＝eq\f(284,100)s＝2.84s.(2分)由周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))(2分)得g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4×3.142×2,2.842)m/s2≈9.78m/s2.(2分)(2)T′＝2πeq\r(\f(l,g′))＝2×3.14×eq\r(\f(2,1.60))s≈7.02s.(3分)16.(12分)(2018·吉林八校聯(lián)考高二下學(xué)期期中)如圖15所示，彈簧振子以O(shè)點為平衡位置，在B、C兩點間做簡諧運動，在t＝0時刻，振子從O、B間的P點以速度v向B點運動；在t＝0.2s時，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5s時，振子速度第二次變?yōu)椋璿.圖15(1)若B、C之間的距離為25cm，求振子在4.0s內(nèi)通過的路程.(2)若B、C之間的距離為25cm.從平衡位置開始計時，寫出彈簧振子的位移表達式，并畫出彈簧振子的振動圖象.答案見解析解析(1)根據(jù)彈簧振子簡諧運動的對稱性可得：T＝0.5×2s＝1.0s.(2分)若B、C之間距離為25cm，則振幅A＝eq\f(1,2)×25cm＝12.5cm(2分)振子4.0s內(nèi)通過的路程