2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)測(cè)評(píng)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE9-其次章測(cè)評(píng)(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)1.(2024北京十四中高二月考)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,回復(fù)力和位移的關(guān)系圖是所給四個(gè)圖像中的()解析回復(fù)力和位移的關(guān)系式F=-kx,圖像為一次函數(shù),且F與x方向相反,故選D。答案D2.關(guān)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)的意義,有以下幾種說(shuō)法,其中正確的是()A.回復(fù)力第一次復(fù)原為原來(lái)的大小和方向所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程B.速度第一次復(fù)原為原來(lái)的大小和方向所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程C.動(dòng)能或勢(shì)能第一次復(fù)原為原來(lái)的大小所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程D.速度和加速度第一次同時(shí)復(fù)原為原來(lái)的大小和方向所經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程答案D3.一根彈簧原長(zhǎng)為l0,掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)伸長(zhǎng)x。當(dāng)把這根彈簧與該物體套在一光滑水平的桿上組成彈簧振子,且其振幅為A時(shí),物體振動(dòng)的最大加速度為()A.Agl0 B.Agx C.解析振子的最大加速度a=kAm,而mg=kx,解得a=Ag答案B4.如圖所示,一個(gè)彈簧振子在A、B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O是平衡位置,以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)(t=0),經(jīng)過(guò)14周期,振子具有正方向的最大加速度,那么下列四個(gè)x-t運(yùn)動(dòng)圖像能正確反映運(yùn)動(dòng)狀況的圖像是(解析從t=0起先經(jīng)過(guò)14答案D5.質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)速度相同,所用時(shí)間tab=0.2s;質(zhì)點(diǎn)由b點(diǎn)再次回到a點(diǎn)用的最短時(shí)間tba=0.4s。則該質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率為()A.1Hz B.1.25HzC.2Hz D.2.5Hz解析由題意知a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,由tab=0.2s、tba=0.4s知,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)b點(diǎn)后還要接著向最大位移處運(yùn)動(dòng),直到最大位移處,然后再回來(lái)經(jīng)b點(diǎn)到a點(diǎn),則質(zhì)點(diǎn)由b點(diǎn)到最大位移處再回到b點(diǎn)所用時(shí)間為0.2s,則T4=12tab+12(tba-tab),解得周期T=0.8s,頻率f=答案B6.(2024浙江高二月考)蜘蛛會(huì)依據(jù)絲網(wǎng)的振動(dòng)狀況感知是否有昆蟲“落網(wǎng)”,若絲網(wǎng)的固有頻率為200Hz,下列說(shuō)法正確的是()A.“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率越大,絲網(wǎng)的振幅越大B.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率低于200Hz時(shí),絲網(wǎng)不振動(dòng)C.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的周期為0.005s時(shí),絲網(wǎng)的振幅最大D.昆蟲“落網(wǎng)”時(shí),絲網(wǎng)振動(dòng)的頻率由絲網(wǎng)自身的結(jié)構(gòu)所確定,與昆蟲翅膀振動(dòng)頻率無(wú)關(guān)解析依據(jù)共振的條件可知,系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí),系統(tǒng)達(dá)到共振,振幅達(dá)最大,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的周期為0.005s時(shí),其頻率f=1T=10.答案C7.(2024北京中心民族高校附屬中學(xué)高二期末)如圖所示為日常生活中的一種擺鐘的結(jié)構(gòu)示意圖,圓盤固定在擺桿上,螺母可以沿?cái)[桿上下移動(dòng)。在甲地走時(shí)精確的擺鐘移到乙地未做其他調(diào)整時(shí)搖擺加快了,下列說(shuō)法正確的是()A.甲地的重力加速度較大,若要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向下移動(dòng)B.甲地的重力加速度較大,若要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向上移動(dòng)C.乙地的重力加速度較大,若要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向下移動(dòng)D.乙地的重力加速度較大,若要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向上移動(dòng)解析由甲地到乙地?fù)u擺加快則說(shuō)明周期變小,因T=2πl(wèi)g答案C8.如圖所示為同一試驗(yàn)中甲、乙兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖像,由圖像可知()A.甲單擺的擺球質(zhì)量是乙的2倍B.甲單擺的擺長(zhǎng)是乙的2倍C.甲乙兩單擺相位差為πD.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,但A甲=2A乙,B項(xiàng)錯(cuò)誤;x甲=2sinωt+π2cm,x乙=sinωtcm,故C項(xiàng)正確;而單擺周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān),A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖可知,在任何相等的時(shí)間內(nèi),兩擺球通過(guò)的路程不肯定具有s甲=2答案C二、多項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。)9.大地震可導(dǎo)致許多房屋坍塌,地震時(shí)下列說(shuō)法正確的是()A.全部建筑物振動(dòng)周期相同B.全部建筑物振幅相同C.建筑物的振動(dòng)周期由其固有周期確定D.全部建筑物均做受迫振動(dòng)解析物體做受迫振動(dòng)的振動(dòng)周期是由驅(qū)動(dòng)力的周期來(lái)確定的,建筑物振動(dòng)周期相同;而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體本身的固有頻率,發(fā)生共振的建筑物振幅較大,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。答案AD10.如圖所示,質(zhì)量為m的小球放在勁度系數(shù)為k的輕彈簧上,小球上下振動(dòng)而又始終未脫離彈簧。則()A.小球的最大振幅為mgB.在最大振幅下彈簧對(duì)小球的最大彈力是mgC.小球在振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D.彈簧的最大彈性勢(shì)能為2解析最大振幅滿意kA=mg,即A=mgk,選項(xiàng)A正確;在A=mgk的條件下小球在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)所受回復(fù)力大小相同,在最低點(diǎn)有Fm-mg=mg,得Fm=2mg,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球和彈簧組成的系統(tǒng)中只有重力和彈簧彈力做功,其機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量最大,則彈性勢(shì)能最大,依據(jù)機(jī)械能守恒得最大彈性勢(shì)能為2mgA=答案AD11.如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.振動(dòng)圖像上的A、B兩點(diǎn)振動(dòng)物體的速度相同B.在t=0.1s和t=0.3s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的加速度大小相等、方向相反C.振動(dòng)圖像上A、B兩點(diǎn)的速度大小相等、方向相反D.質(zhì)點(diǎn)在t=0.2s和t=0.3s時(shí)的動(dòng)能相等解析A、B兩點(diǎn)位移相同,速度大小相等,但方向相反,故選項(xiàng)A錯(cuò),選項(xiàng)C對(duì);t=0.1s和t=0.3s質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移最大,方向相反,由F=-kx,a=-kxm可知選項(xiàng)B對(duì);t=0.2s時(shí),物體通過(guò)平衡位置,速度最大,動(dòng)能最大,而t=0.答案BC12.一砝碼和一輕彈簧構(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,A表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅,則()A.由圖線可知T0=4sB.由圖線可知T0=8sC.當(dāng)T在4s旁邊時(shí),A顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí),A很小D.當(dāng)T在8s旁邊時(shí),A顯著增大;當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí),A很小解析圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動(dòng)力時(shí)的周期,故由圖線讀出的周期為其振動(dòng)的固有周期,即T0=4s。圖丙是彈簧振子在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)圖線,做受迫振動(dòng)的物體,其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期,即T=8s。當(dāng)受迫振動(dòng)的周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相同時(shí),其振幅最大;周期差別越大,其運(yùn)動(dòng)振幅越小。答案AC三、非選擇題(本題共6小題,共60分。)13.(6分)某登山運(yùn)動(dòng)員登上某座山頂后,利用一些輕質(zhì)細(xì)線、鋼卷尺、手表、形態(tài)不規(guī)則的石子、矮樹等,測(cè)量出山頂處的重力加速度。試驗(yàn)步驟如下:(1)用細(xì)線綁上石子掛在樹杈上做成一個(gè)單擺,小角度搖擺后測(cè)出n1次全振動(dòng)的時(shí)間t1,測(cè)出懸線長(zhǎng)L1。(2)變更懸線長(zhǎng)度,測(cè)出其長(zhǎng)度L2,小角度搖擺后測(cè)出n2次全振動(dòng)的時(shí)間t2。則山頂處的重力加速度g=。[用(1)(2)中所測(cè)物理量表示]

解析設(shè)懸線末端到石子重心的距離為d,依據(jù)單擺周期規(guī)律,有T1=2πL1+dg,T2=2πL2+dg,TT12-T答案414.(8分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了用沙擺測(cè)重力加速度的試驗(yàn),裝置如圖所示,此裝置可看成擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺,試驗(yàn)時(shí),擺角小于5°,沿與搖擺方向垂直的方向以速度v勻速拉動(dòng)木板,在木板上留下如圖所示的圖像。(1)為了完成試驗(yàn),除擺長(zhǎng)L外,還須要測(cè)出的物理量有下列選項(xiàng)中的。

A.沙擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅AB.沙擺的質(zhì)量mC.OB的長(zhǎng)度l(2)除上述給出的物理量以外,還須要測(cè)量(寫出物理量及對(duì)應(yīng)符號(hào))。

(3)依據(jù)以上物理量,寫出重力加速度的表達(dá)式g=。

解析(1)由單擺周期公式T=2πLg可知,為了測(cè)得重力加速度,還應(yīng)測(cè)量單擺周期,由題圖可知,T=lv,即需測(cè)量OB的長(zhǎng)度(2)由(1)的分析可知,還須要測(cè)量拉動(dòng)木板的速度v。(3)由單擺周期公式T=2πLg可知g=4答案(1)C(2)拉動(dòng)木板的速度v(3)415.(7分)(2024山東滕州第一中學(xué)高二月考)如圖所示,質(zhì)量為m的木塊A和質(zhì)量為M的木塊B用細(xì)線捆在一起,木塊B與豎直懸掛的輕彈簧相連,它們一起在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。在振動(dòng)中兩物體的接觸面總處在豎直平面上,設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)它們經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí),A、B之間的靜摩擦力大小為Ff1。當(dāng)它們向下離開平衡位置的位移為x時(shí),A、B間的靜摩擦力為Ff2。細(xì)線對(duì)木塊的摩擦不計(jì)。求:(1)Ff1的大小;(2)Ff2的大小。解析(1)當(dāng)通過(guò)平衡位置時(shí),兩個(gè)物塊的加速度都是0,其中A受到重力和靜摩擦力的作用,所以A受到的靜摩擦力大小為Ff1=mg。(2)物體A和物體B一起在豎直方向上做簡(jiǎn)諧振動(dòng),回復(fù)力F=-kx;整體的加速度大小為a=kxM對(duì)物體A受力分析,受重力和B對(duì)A向上的摩擦力,加速度向上,依據(jù)牛頓其次定律,有Ff2-mg=ma解得Ff2=mg+ma=mg+mkx答案(1)mg(2)mg+mkx16.(9分)一位游客在湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng)。可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20cm,周期為3.0s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊。碼頭地面與甲板的高度差不超過(guò)10cm時(shí),游客能舒適地登船。求:在游船浮動(dòng)一個(gè)周期內(nèi),游客能舒適登船的時(shí)間。解析當(dāng)游船在平衡位置時(shí)起先計(jì)時(shí),則振動(dòng)方程為y=Asin2πTt振幅A=20cm,周期T=3.0s,即y=20sin2πTt由于高度差不超過(guò)10cm,游客能舒適地登船,即y=10cm,代入數(shù)據(jù)可知,t1=T12,t2=5在一個(gè)周期內(nèi)舒適登船的時(shí)間為Δt=t2-t1=T3=1.答案1.0s17.(14分)如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,R?AB,甲球從弧形槽的球心處自由落下,乙球從A點(diǎn)由靜止釋放,問(wèn):(1)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比;(2)若在弧形槽的最低點(diǎn)C的正上方h處由靜止釋放小球甲,讓其自由下落,同時(shí)乙球從弧形槽左側(cè)由靜止釋放,欲使甲、乙兩球在弧形槽最低點(diǎn)C處相遇,則甲球下落的高度h是多少?解析(1)甲球做自由落體運(yùn)動(dòng)R=12gt12,所以t1=2Rg,乙球沿圓弧做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(由于AB?R,可認(rèn)為擺角很小)。此振動(dòng)與一個(gè)擺長(zhǎng)為R的單擺振動(dòng)模型相同,故此等效擺長(zhǎng)為R,因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間為t2=14T=14×2πR(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h高處起先自由下落,到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t甲=2hg,由于乙球運(yùn)動(dòng)的周期性,所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t乙=T4+nT2=由于甲、乙在C點(diǎn)相遇,故t甲=t乙解得h=(2n+1答案(1)22π(2)(218.(16分)將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變更的力。圖甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),現(xiàn)將小擺球(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),釋放擺球,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、B、C之間來(lái)回?fù)u擺,其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置,∠AOB=∠COB=θ,θ小于5°且是未知量。圖乙表示由計(jì)算機(jī)得到的小球?qū)[線的拉力大小F隨時(shí)間t變更的曲線,且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)起先運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。試依據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中(包括圖中)所給的信息求:(g取10m/s2)(1)單擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng);(2)擺球