浙江專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章機(jī)械振動過關(guān)檢測新人教版選擇性必修第一冊

其次章過關(guān)檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題Ⅰ(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1.下列關(guān)于機(jī)械振動的說法正確的是()A.簡諧運(yùn)動中反映物體振動強(qiáng)弱的物理量是位移B.簡諧運(yùn)動物體的位移方向總是和速度方向相反C.單擺運(yùn)動的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力D.當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時,受迫振動的振幅最大答案D解析簡諧運(yùn)動中反映物體振動強(qiáng)弱的物理量是振幅,故選項(xiàng)A錯誤;簡諧運(yùn)動的物體遠(yuǎn)離平衡位置時,位移方向和速度方向相同,靠近平衡位置時,位移方向和速度方向相反,故選項(xiàng)B錯誤;單擺運(yùn)動的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力沿切線方向的分力,故選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時,發(fā)生共振,受迫振動的振幅最大,故選項(xiàng)D正確。2.如圖所示,彈簧振子B上放一個物塊A,在A與B一起做簡諧運(yùn)動的過程中,下列關(guān)于A受力的說法正確的是 ()A.物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒定的彈力B.物塊A受重力、支持力及彈簧對它的大小和方向都隨時間變更的彈力C.物塊A受重力、支持力及B對它的恒定的摩擦力D.物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都隨時間變更的摩擦力答案D解析由于A與B一起做簡諧運(yùn)動,須要回復(fù)力,所以物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都隨時間變更的摩擦力,選項(xiàng)D正確。3.在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個階段,飛機(jī)上天后不久,飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動起來,而且越抖越厲害,后來人們經(jīng)過了艱苦的探究,利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個配重桿的方法,解決了這一問題。在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是()A.加大飛機(jī)的慣性 B.使機(jī)體更加平衡C.使機(jī)翼更加堅(jiān)固 D.變更機(jī)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,振幅較大,因此要減弱機(jī)翼的振動,必需變更機(jī)翼的固有頻率,選項(xiàng)D正確。4.如圖所示,兩根完全相同的彈簧和一根張緊的細(xì)線將甲、乙兩物塊束縛在光滑水平面上,已知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。當(dāng)細(xì)線突然斷開后,兩物塊都起先做簡諧運(yùn)動,在運(yùn)動過程中()A.甲的振幅大于乙的振幅B.甲的振幅小于乙的振幅C.甲的最大速度小于乙的最大速度D.甲的最大速度大于乙的最大速度答案C解析由于兩個彈簧是一樣的,即勁度系數(shù)k是相同的,而細(xì)線斷開前兩個物體的拉力相同,故兩個彈簧的伸長量是相同的,所以甲、乙的振幅相等,選項(xiàng)A、B錯誤;因?yàn)閮蓚€彈簧的最大彈性勢能是相等的,在轉(zhuǎn)化成甲、乙動能時,其最大動能也相等,但是甲的質(zhì)量大,故甲的速度小,選項(xiàng)C正確,D錯誤。5.一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖像如圖所示,下列說法正確的是 ()A.質(zhì)點(diǎn)的振動頻率是4HzB.0~10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cmC.在t=4s時質(zhì)點(diǎn)的速度為0D.在t=1s和t=3s兩時刻,質(zhì)點(diǎn)的位移相同答案B解析質(zhì)點(diǎn)振動的周期T=4s,故頻率為f=1T=0.25Hz,故選項(xiàng)A錯誤。0~10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程是振幅的10倍,為20cm,故選項(xiàng)B正確。在t=4s時,質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置,速度最大,故選項(xiàng)C錯誤。在t=1s和t=6.惠更斯利用擺的等時性原理制成了第一座擺鐘。圖甲為日常生活中我們能見到的一種擺鐘,圖乙為擺的結(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。在M地走時精確的擺鐘移到N地未做其他調(diào)整時搖擺加快了,下列說法正確的是()A.M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B.M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C.N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D.N地的重力加速度較大,若要調(diào)準(zhǔn)可將螺母適當(dāng)向上移動答案C解析在M地走時精確的擺鐘移到N地未做其他調(diào)整時搖擺加快了,說明周期變小了,依據(jù)單擺的周期公式T=2πl(wèi)g,可推斷出N地的g變大了,要使周期T不變,故應(yīng)當(dāng)調(diào)整擺長l,使其增大,而讓擺長l7.如圖所示,曲面AO是一段半徑為2m的光滑圓弧面,圓弧與水平面相切于O點(diǎn),AO弧長為5cm,現(xiàn)將一小球先后從曲面的頂端A和AO弧上的一點(diǎn)B由靜止釋放,到達(dá)底端的速度分別為v1和v2,經(jīng)驗(yàn)的時間分別為t1和t2,那么 ()A.v1<v2,t1<t2B.v1>v2,t1=t2C.v1=v2,t1=t2D.以上三種狀況都有可能答案B解析因?yàn)锳O弧長遠(yuǎn)小于半徑,所以小球從A、B處沿圓弧滑下可等效成小角度單擺的搖擺,即做簡諧運(yùn)動,等效擺長為2m,單擺的周期與振幅無關(guān),故t1=t2,因mgh=12mv2,所以v=2gh,故v1二、選擇題Ⅱ(本題共3小題,每小題4分,共12分。每小題列出的四個備選項(xiàng)中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)8.如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動。取向右為正方向,振子的位移x隨時間t的變更如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t=0.8s時,振子的速度方向向左B.t=0.2s時,振子在O點(diǎn)右側(cè)62cm處C.t=0.4s和t=1.2s時,振子的加速度完全相同D.從t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi),振子的速度漸漸增大答案ABD解析題圖乙中,t=0.8s時,圖線切線的斜率為負(fù),說明振子的速度為負(fù),即速度方向向左,故選項(xiàng)A正確;由題圖乙知振子的最大位移為12cm,周期為1.6s,在t=0時刻振子從平衡位置起先向右振動,所以振子的振動方程為x=Asinωt=12sin2π1.6t(cm),當(dāng)t=0.2s時,x=12×sin2π1.6×0.2cm=62cm,故選項(xiàng)B正確;由題圖乙知,t=0.4s到9.下圖為甲、乙兩單擺的振動圖像,則()A.若甲、乙兩單擺在同一地點(diǎn)搖擺,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(diǎn)搖擺,則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲∶l乙=4∶1C.若甲、乙兩擺擺長相同,且在不同的星球上搖擺,則甲、乙兩擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙=4∶1D.若甲、乙兩擺擺長相同,且在不同的星球上搖擺,則甲、乙兩擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙=1∶4答案BD解析從題圖可得T甲=2T乙,依據(jù)公式T=2πl(wèi)g可得,若甲、乙兩單擺在同一地點(diǎn)搖擺,則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲∶l乙=4∶1,選項(xiàng)A錯誤,B正確;由T=2πl(wèi)g可得g=4π2lT2,故若甲、乙兩擺擺長相同,且在不同的星球上搖擺,則甲、乙兩擺所在星球的重力加速度之比g甲10.如圖所示,在傾角為θ的固定光滑斜面上,有兩個用輕質(zhì)彈簧相連的物體A和B,它們的質(zhì)量均為m,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定的擋板?，F(xiàn)讓一質(zhì)量為m的物體D從距A為l的位置由靜止釋放,D和A相碰后馬上粘為一體,之后在斜面上做簡諧運(yùn)動,在簡諧運(yùn)動過程中,物體B對C的最小彈力為12mgsinθ,則(A.簡諧運(yùn)動的振幅為3B.簡諧運(yùn)動的振幅為5C.B對C的最大彈力為9D.B對C的最大彈力為11答案BD解析當(dāng)彈力等于A、D的重力沿斜面的分力時,由kx0=2mgsinθ可知,平衡位置時彈簧的形變量為x0=2mgsinθk,處于壓縮狀態(tài);當(dāng)B對C彈力最小時,對B分析,則有mgsinθ=kx+12mgsinθ,故彈簧應(yīng)伸長達(dá)最大位移處,此時形變量x=mgsinθ2k,此時彈簧處于伸長狀態(tài),故簡諧運(yùn)動的振幅為A=x+x0=5mgsinθ2k,故選項(xiàng)A錯誤,B正確。當(dāng)A、D運(yùn)動到最低點(diǎn)時,B對C的彈力最大,由對稱性可知,此時彈簧的形變量為Δx=A+x0三、非選擇題(本題共7小題,共60分)11.(5分)某學(xué)生利用單擺做測定重力加速度的試驗(yàn),其詳細(xì)操作如下:A.在鐵架臺上固定一個夾子,把單擺的擺線夾在夾子上;B.用刻度尺和游標(biāo)卡尺測出擺長l;C.將擺球向一側(cè)偏離30°后由靜止釋放擺球;D.在釋放擺球的同時起先計(jì)時;E.登記擺球完成n次(大于30次)全振動的時間t;F.把所得數(shù)據(jù)代入公式4π該學(xué)生的上述操作中,錯誤的是。(只填字母代號)

答案CD解析要使單擺做簡諧運(yùn)動,擺角要小于5°,C錯誤;釋放擺球后要等擺球搖擺穩(wěn)定后在擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時起先計(jì)時,D錯誤。12.(5分)一彈簧振子的位移x隨時間t變更的關(guān)系式為x=0.1sin2.5πt+π2(m)。則彈簧振子的周期為s,彈簧振子的振動初相位為。在t=0.4s時,振子的位移為m,振子的加速度(選填“最大”或“最小”)。在t=0.4s到t=0.6s時間段內(nèi)振子的動能(選填“答案0.8π2-0.1最大解析由x=0.1sin2.5πt+π2(m),可得ω=2.5πrad/s,則周期T=2πω=0.8s,初相位為π2。t=0.4s時,位移x=0.1sin2.5π×13.(8分)某同學(xué)在用單擺測重力加速度的試驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作。(1)用游標(biāo)上有10個小格的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑如圖甲所示,擺球直徑為cm。把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺上,測量擺線長,通過計(jì)算得到擺長l。

甲(2)用停表測量單擺的周期。當(dāng)單擺搖擺穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時起先計(jì)時并記為n=0,單擺每經(jīng)過最低點(diǎn)計(jì)一次數(shù),當(dāng)數(shù)到n=60時停表的示數(shù)如圖乙所示,該單擺的周期T=s。

乙(3)測量出多組周期T、擺長l數(shù)值后,畫出T2-l圖像如圖丙所示,此圖線斜率的物理意義是。

丙A.g B.1g C.4π2g (4)該小組的另一同學(xué)沒有運(yùn)用游標(biāo)卡尺也測出了重力加速度。他采納的方法是先測出一擺線較長的單擺的振動周期T1,然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度Δl,再測出其振動周期T2。用該同學(xué)測出的物理量表示重力加速度為g=。

答案(1)2.06(2)2.24(3)C(4)4解析(1)由題圖甲游標(biāo)卡尺可知,其示數(shù)為20mm+0.1mm×6=20.6mm=2.06cm。(2)由題圖乙停表可知,停表示數(shù)為t=1min+7.2s=67.2s,單擺的周期T=tn=67.2(3)由單擺周期公式T=2πl(wèi)g,可得T2=4π2lg,則T2-(4)依據(jù)題意由單擺周期公式T=2πl(wèi)g,可得T1=2πl(wèi)g,T2=2πl(wèi)-Δ14.(9分)如圖所示,A球與細(xì)線組成一單擺,B是穿在一根較長細(xì)線上的小球,讓連接A球的細(xì)線偏離豎直方向一很小的角度,在放手讓A球向下?lián)u擺的同時,另一小球B從與O點(diǎn)等高處由靜止起先下落,A球第一次擺到最低點(diǎn)時兩球恰好相遇,求B球下落時受到的細(xì)線的阻力與B球重力大小之比。(g取10m/s2,π2取10)答案1解析由題意知,A、B相遇須要經(jīng)過時間t=14T=14×2B做勻加速直線運(yùn)動,l=12at2,解得a=8m/s對B球運(yùn)用牛頓其次定律得G-F阻=ma故F阻15.(9分)一質(zhì)量為m、長度為l、橫截面積為S的木棒,豎直置于足夠深的水中靜止,然后用手緩慢將木棒頂部壓向水面,放開木棒,水的密度為ρ。試證明木棒在放開手后所做的是簡諧運(yùn)動(不考慮水的黏滯阻力)。答案證明見解析解析對木棒受力分析,設(shè)起先時木棒浸入水中的深度為x0,因?yàn)榇藭r靜止,受力平衡,則mg=ρgSx0若用手下壓x距離松開手,則木棒所受的合力為F=mg-ρgS(x0+x)=-ρgSx,令k=ρgS,故F=-kx,即物體受到的合外力與位移成正比,方向與位移的方向相反,故木棒的振動是簡諧運(yùn)動。16.(12分)下圖為用頻閃照相的方法拍到的一個水平放置的彈簧振子振動狀況。甲圖是振子靜止在平衡位置的照片,乙圖是振子被拉伸到左側(cè)距平衡位置20mm處,放手后向右運(yùn)動14(1)求相鄰兩次閃光的時間間隔t0、振動的周期T0。(2)若振子的質(zhì)量為20g,彈簧的勁度系數(shù)為50N/m,則振子的最大加速度是多少?答案(1)0.1s1.2s(2)50m/s2解析(1)T=1f=0.1s,即相鄰兩次閃光的時間間隔為t0=0.1s。振子從最大位移處運(yùn)動到平衡位置經(jīng)驗(yàn)時間為0.3s,故振子振動周期T0=1.(2)am=Fmm=kA17.(12分)小王在試驗(yàn)室做單擺試驗(yàn)時得到如圖甲所示的單擺振動情形,O是它的平衡位置,B、C是擺球所能到達(dá)的左右最遠(yuǎn)位置,此時的搖擺角度為θ,小王通過試驗(yàn)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>