新教材同步輔導(dǎo)2024年高中物理章末質(zhì)量評(píng)估二第二章機(jī)械振動(dòng)粵教版選擇性必修第一冊(cè)

章末質(zhì)量評(píng)估（二）（時(shí)間：75分鐘分值：100分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分.每小題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，選對(duì)得4分，錯(cuò)選、不選或多選均不得分）1.物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，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，肯定處于平衡狀態(tài)C.物體到達(dá)平衡位置時(shí)，合力肯定為零D.物體到達(dá)平衡位置時(shí)，回復(fù)力不肯定為零解析：平衡位置是回復(fù)力等于零的位置，但物體所受合力不肯定為零，A正確.答案：A2.下列說(shuō)法正確的是（）A.擺鐘走時(shí)快了必需調(diào)短擺長(zhǎng)，才可能使其走時(shí)精確B.火車過(guò)橋要減速慢行，是為了防止火車因共振而傾覆C.挑水時(shí)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)勻稱的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動(dòng)，是共振現(xiàn)象解析：擺鐘走時(shí)快了說(shuō)明擺的周期變短了，須要增大單擺的周期，依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，必需增大擺長(zhǎng)，才可能使其走時(shí)精確，故A錯(cuò)誤；火車過(guò)橋時(shí)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(cuò)誤；挑水的人由于行走，使扁擔(dān)和水桶上下振動(dòng)，當(dāng)扁擔(dān)與水桶振動(dòng)的固有頻率等于人邁步的頻率時(shí)，發(fā)生共振，水桶中的水溢出，挑水時(shí)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(dòng)，是受迫振動(dòng)，故D錯(cuò)誤.答案：C3.如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在M、N間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)原點(diǎn)O為振子的平衡位置，其振動(dòng)方程為x＝5cos（10πt）cm.下列說(shuō)法正確的是（）A.MN間距離為5cmB.振子的運(yùn)動(dòng)周期是0.2sC.t＝0時(shí)，振子位于O點(diǎn)D.t＝0.05s時(shí)，振子具有最大加速度解析：由函數(shù)關(guān)系式可知，振幅為5cm，即OM間的距離是5cm，MN間的距離是10cm，故A錯(cuò)誤；由函數(shù)式可知ω＝10π，故周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s，故B正確；t＝0時(shí)，代入表達(dá)式可知x＝5cm，即振子處于N位置，故C錯(cuò)誤；把t＝0.05s代入得x＝0，即處于平衡位置，振子的加速度為0，速度最大，故D錯(cuò)誤.答案：B4.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)在0～4s內(nèi)的振動(dòng)圖像，則（）A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是2m，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率為4HzB.質(zhì)點(diǎn)在4s末的位移為8mC.質(zhì)點(diǎn)在4s內(nèi)的路程為8mD.質(zhì)點(diǎn)在t＝1s到t＝3s的時(shí)間內(nèi)，速度先沿x軸正方向后沿x軸負(fù)方向，且速度先增大后減小解析：由題圖可知振動(dòng)的振幅A＝2m，周期T＝4s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移是質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移，4s末的位移為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；4s內(nèi)的路程s＝4A＝8m，選項(xiàng)C正確；質(zhì)點(diǎn)從t＝1s到t＝3s的時(shí)間內(nèi)，始終沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：C5.蕩秋千是小孩最喜愛(ài)的消遣項(xiàng)目之一，可簡(jiǎn)化為如圖甲所示.圖甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài).由靜止釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來(lái)回?fù)u擺，其中B點(diǎn)為最低位置，∠AOB＝∠COB＝α，α小于5°且大小未知，同時(shí)由連接到計(jì)算機(jī)的力傳感器得到了擺線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變更的曲線，如圖乙所示（圖中所標(biāo)字母、重力加速度g均為已知量）.不計(jì)空氣阻力.依據(jù)題中（包括圖中）所給的信息，下列說(shuō)法正確的是（）A.該單擺的周期為t1B.無(wú)法求出擺球振動(dòng)的擺長(zhǎng)C.可以求得由A運(yùn)動(dòng)到C所用的時(shí)間（不考慮重復(fù)周期）為eq\f(t2,2)D.在α小于5°的狀況下，α越大周期越大解析：小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力最大，在一個(gè)周期內(nèi)兩次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，由圖乙可知單擺的周期T＝t2，故A錯(cuò)誤；由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，可得擺球振動(dòng)的擺長(zhǎng)L＝eq\f(T2g,4π2)，故擺長(zhǎng)可以求出，故B錯(cuò)誤；由A運(yùn)動(dòng)到C所用的時(shí)間（不考慮重復(fù)周期）為周期的一半，得t＝eq\f(t2,2)，故C正確；在α小于5°的狀況下，周期不變，故D錯(cuò)誤.答案：C6.馬路上勻速行駛的貨車受一擾動(dòng)，車上貨物隨車廂底板上下振動(dòng)但不脫離底板.一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén).取豎直向上為正方向，以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，即t＝0，其振動(dòng)圖像如圖所示.則（）A.t＝eq\f(1,4)T時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大B.t＝eq\f(1,2)T時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小C.t＝eq\f(3,4)T時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大D.t＝eq\f(3,4)T時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小解析：要使貨物對(duì)車廂底板的壓力最大，即車廂底板對(duì)貨物的支持力最大，就要求貨物向上的加速度最大，由振動(dòng)圖像可知在eq\f(3,4)T時(shí)，貨物向上的加速度最大，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；要使貨物對(duì)車廂底板的壓力最小，即車廂底板對(duì)貨物的支持力最小，就要求貨物向下的加速度最大，由振動(dòng)圖像可知在eq\f(1,4)T時(shí)，貨物向下的加速度最大，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.答案：C7.一個(gè)擺長(zhǎng)為l1的單擺，在地面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)1，已知地球的質(zhì)量為M1，半徑為R1；另一擺長(zhǎng)為l2的單擺，在質(zhì)量為M2，半徑為R2的星球表面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)2.若T1＝2T2，l1＝4l2，M1＝4M2，則地球半徑與星球半徑之比R1∶R2為（）A.2∶1 B.2∶3C.1∶2 D.3∶2解析：在地球表面單擺的周期T1＝2πeq\r(\f(l1,g))，①在星球表面單擺的周期T2＝2πeq\r(\f(l2,g′))，②Geq\f(M1,Req\o\al(2,1))＝g，③Geq\f(M2,Req\o\al(2,2))＝g′，④聯(lián)立①②③④式得eq\f(R1,R2)＝eq\r(\f(M1,M2))·eq\r(\f(l2,l1))·eq\f(T1,T2)＝eq\f(2,1).答案：A二、多項(xiàng)選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分.每小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，全選對(duì)得6分，少選得3分，選錯(cuò)、多選或不選均不得分）8.金庸的小說(shuō)里“獅子吼”是一門(mén)用聲音給敵人造成巨大損害的功夫，網(wǎng)絡(luò)嬉戲中也將“獅子吼”設(shè)為物理攻擊，某電影中主子公一聲“獅子吼”可將桌上的杯子震碎.用手指輕彈同樣的杯子，杯子發(fā)出嘹亮的聲音，測(cè)得聲音頻率為500Hz.結(jié)合所學(xué)學(xué)問(wèn)推斷電影中主子公發(fā)出的“獅子吼”的攻擊原理及聲波的特點(diǎn)，下列說(shuō)法可能的是（）A.“獅子吼”引發(fā)了共振現(xiàn)象B.他發(fā)出的“獅子吼”頻率應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小于500HzC.他發(fā)出的“獅子吼”頻率應(yīng)當(dāng)接近500HzD.“獅子吼”的音量肯定很大解析：當(dāng)物體發(fā)生共振時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大，甚至可能造成物體解體，故用500Hz將杯子震碎是共振現(xiàn)象，而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率，由題可知，杯子的固有頻率為500Hz，故“獅子吼”頻率肯定接近500Hz，只須要適當(dāng)?shù)囊袅考纯烧鹚楸樱蔄、C正確，B、D錯(cuò)誤.答案：AC9.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖甲所示的裝置可用于探討該彈簧振子的受迫振動(dòng).勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng).把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，變更把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以變更驅(qū)動(dòng)力的周期.若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖乙所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)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(dòng)力的周期，Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則（）A.由圖像可知T0＝4sB.由圖像可知T0＝8sC.當(dāng)T在4s旁邊時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，Y很小D.當(dāng)T在8s旁邊時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，Y很小解析：當(dāng)把手不動(dòng)時(shí)，砝碼的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期等于振子的固有周期，由圖像可知，T0＝4s，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，砝碼做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，由圖像可知受迫振動(dòng)的周期為T(mén)＝8s，振子做受迫振動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力的周期與固有周期越接近，振幅越大，驅(qū)動(dòng)力的周期比固有周期大得越多或小得越多，振幅越小，故C正確，D錯(cuò)誤.答案：AC10.如圖所示為同一試驗(yàn)室中甲、乙兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖像，從圖像可知（）A.兩擺球質(zhì)量相等B.兩單擺的擺長(zhǎng)相等C.兩單擺相位相差eq\f(π,2)D.在相同的時(shí)間內(nèi)，兩擺球通過(guò)的路程總有s甲＝2s乙解析：由題圖知T甲＝T乙，則擺長(zhǎng)相等，B正確；而單擺周期與質(zhì)量無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；A甲＝2A乙，x甲＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωt＋\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(gè)擺的初相位不同，所以只有從平衡位置或最大位移處起先計(jì)時(shí)，而且末位置也是在平衡位置或最大位移處的特別狀況下，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，兩擺球通過(guò)的路程才肯定滿意s甲＝2s乙，D錯(cuò)誤.答案：BC三、非選擇題（共5小題，共54分）11.（8分）如圖甲所示，在光滑的斜面上，有一滑塊，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端與滑塊相連，下端與斜面上的固定擋板連接，在彈簧與擋板間有一力傳感器（壓力顯示為正值，拉力顯示為負(fù)值），能將各時(shí)刻彈簧中的彈力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示出Ft圖像.現(xiàn)用力將滑塊沿斜面壓下一段距離，放手后滑塊將在光滑斜面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，此時(shí)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖乙所示圖像.（1）滑塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是由供應(yīng)的.（2）由圖乙所示的Ft圖像可知，滑塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為s.（3）結(jié)合Ft圖像的數(shù)據(jù)和題目中已知條件可知，滑塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為.解析：（1）對(duì)滑塊進(jìn)行受力分析，彈簧的彈力和重力沿斜面方向分力的合力供應(yīng)回復(fù)力.（2）由題圖可以看出周期為0.4s.（3）依據(jù)胡克定律：F1＝kxF2＝kx′振幅A＝eq\f(x＋x′,2)＝eq\f(F1＋F2,2k).答案：（1）彈簧的彈力和重力沿斜面方向分力的合力（或彈簧彈力、重力和斜面支持力的合力）（2）0.4（3）eq\f(F1＋F2,2k)12.（8分）某同學(xué)通過(guò)試驗(yàn)探究影響單擺周期的因素.（1）（多選）下列關(guān)于單擺試驗(yàn)的操作，正確的是.A.擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺角應(yīng)大于30°B.擺球到達(dá)平衡位置時(shí)起先計(jì)時(shí)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)搖擺（2）正確組裝單擺后在擺球自然懸垂的狀況下，用毫米刻度尺量出從懸點(diǎn)到擺球最低端的長(zhǎng)度L＝0.9990m，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑，結(jié)果如圖甲所示，則該擺球的直徑為mm，單擺擺長(zhǎng)l為m.（3）試驗(yàn)中，測(cè)出不同擺長(zhǎng)l對(duì)應(yīng)的周期值T，作出T2-l圖像，如圖乙所示.已知圖線上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2），可求出g＝.解析：（1）擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺角大于30°時(shí)就不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)了，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；擺球到達(dá)平衡位置時(shí)，即擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)起先計(jì)時(shí)，選項(xiàng)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(xiàng)C錯(cuò)誤；應(yīng)保證擺球在同一豎直平面內(nèi)搖擺，選項(xiàng)D正確.（2）該擺球的直徑為12mm＋0.01mm×0＝12.0mm，單擺擺長(zhǎng)l為0.9990m－6.0mm＝0.9930m.（3）依據(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）.答案：（1）BD（2）12.00.9930（3）eq\f(4π2,y2－y1)（x2－x1）13.（10分）如圖甲所示，一小球在半徑很大的光滑圓弧曲面AOB之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取向右偏離平衡位置的位移方向?yàn)檎∏蛟谇鍭、B間運(yùn)動(dòng)的xt圖像如圖乙所示.g取π2m/s2.求：（1）小球振動(dòng)的頻率f；（2）圓弧曲面的半徑R.解析：（1）由題圖乙可知，振動(dòng)周期為T(mén)＝0.8s，故小球振動(dòng)的頻率f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz.（2）一小球在半徑很大的光滑圓弧曲面AOB之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，可看成單擺的運(yùn)動(dòng)，由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(R,g))，可得R＝eq\f(gT2,4π2)＝0.16m.答案：（1）1.25Hz（2）0.16m14.（14分）如圖所示，彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t＝0時(shí)刻，振子從O、B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t＝0.2s時(shí)，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5s時(shí)，振子速度其次次變?yōu)椋璿.（1）若B、C之間的距離為25cm，求振子在4.0s內(nèi)通過(guò)的路程.（2）若B、C之間的距離為25cm，從平衡位置起先計(jì)時(shí)，寫(xiě)出彈簧振子的位移表達(dá)式，并畫(huà)出彈簧振子的振動(dòng)圖像.解析：（1）依據(jù)彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可得T＝0.5×2s＝1.0s.若B、C之間距離為25cm，則振幅A＝eq\f(1,2)×25cm＝12.5cm.振子4.0s內(nèi)通過(guò)的路程s＝eq\f(4.0,1.0)×4×12.5cm＝200cm.（2）依據(jù)x＝Asinωt，A＝12.5cm，ω＝eq\f(2π,T)＝2πrad/s，得x＝12.5sin2πt（cm）.振動(dòng)圖像為：答案：見(jiàn)解析15.（14分）一個(gè)擺長(zhǎng)為2m的單擺，在地球上某地?fù)u擺時(shí)，測(cè)得完成100