2022年新教材高中物理機(jī)械振動章末綜合檢測含解析新人教版選擇性必修

章末綜合檢測(二)時(shí)間：60分鐘滿分：100分一、單項(xiàng)選擇題(本題共9小題，每小題3分，共27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．關(guān)于簡諧運(yùn)動的位移、速度和加速度的關(guān)系，下列哪些說法正確()A．位移減小時(shí)，加速度增大，速度增大B．位移方向總跟加速度的方向相反，跟速度方向相同C．物體運(yùn)動方向指向平衡位置時(shí)，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置時(shí)，速度方向跟位移方向相同D．物體向平衡位置運(yùn)動時(shí)，做減速運(yùn)動，背離平衡位置時(shí)，做加速運(yùn)動2．如圖是一彈簧振子做簡諧運(yùn)動的圖像，下列說法中正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為2cmB．質(zhì)點(diǎn)振動的頻率為4HzC．在2s末，質(zhì)點(diǎn)的加速度最大D．在2s末，質(zhì)點(diǎn)的速度最大3．如圖所示，振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在A、B間做簡諧運(yùn)動，從振子第一次到達(dá)P點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，則()A．振子第二次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期B．振子第三次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期C．振子第四次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期D．振子從A點(diǎn)到B點(diǎn)或從B點(diǎn)到A點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期4．彈簧振子在AOB之間做簡諧運(yùn)動，如圖所示，O為平衡位置，測得AB間距為8cm，完成30次全振動所用時(shí)間為60s．則()A．振動周期是2s，振幅是8cmB．振動頻率是2HzC．振子完成一次全振動通過的路程是16cmD．振子過O點(diǎn)時(shí)計(jì)時(shí)，3s內(nèi)通過的路程為24m5．一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖所示，在～s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況是()A．沿x軸負(fù)方向運(yùn)動，位移不斷增大B．沿x軸正方向運(yùn)動，速度不斷減小C．動能不斷增大，勢能不斷減小D．動能不斷減小，加速度不斷減小6.如圖所示是某振子做簡諧運(yùn)動的圖像，以下說法中正確的是()A．因?yàn)檎駝訄D像可由實(shí)驗(yàn)直接得到，所以圖像就是振子實(shí)際運(yùn)動的軌跡B．振動圖像反映的是振子位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，并不是振子運(yùn)動的實(shí)際軌跡C．振子在B位置的位移就是曲線BC的長度D．振子運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的速度方向即為該點(diǎn)的切線方向7．下列說法中正確的是()A．一彈簧連接一物體沿水平方向做簡諧運(yùn)動，則該物體做的是勻變速直線運(yùn)動B．若單擺的擺長不變，擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度減為原來的eq\f(1,2)，則單擺振動的頻率將不變，振幅變小C．做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，速度一定相同D．單擺在周期性的外力作用下做簡諧運(yùn)動，則外力的頻率越大，單擺的振幅越大8.裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示，將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運(yùn)動．若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖像中可能正確的是()9．懸掛在豎直方向上的彈簧振子，從最低點(diǎn)的位置向上運(yùn)動時(shí)開始計(jì)時(shí)，它的振動圖像如圖所示，由圖可知()A．t＝s時(shí)振子的加速度為正，速度為正B．t＝s時(shí)振子的加速度為負(fù)，速度為負(fù)C．t＝s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值D．t＝s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值二、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．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分．)10．關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，下列說法正確的是()A．在某一時(shí)刻，它的速度與回復(fù)力的方向相同，與位移的方向相反B．在某一時(shí)刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同C．在某一段時(shí)間內(nèi)，它的回復(fù)力增大，動能也增大D．在某一段時(shí)間內(nèi)，勢能減小時(shí)，它的加速度也減小11．一質(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)振動頻率是HzB．在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cmC．第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大D．在t＝1s和t＝3s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同12．如圖所示，一根繃緊的水平繩上掛五個(gè)擺，擺球質(zhì)量均相同，其中A、E擺長均為l，先讓A擺振動起來，其他各擺隨后也跟著振動起來，則穩(wěn)定后()A．其他各擺振動周期跟A擺相同B．其他各擺振動的振幅大小相等C．其他各擺振動的振幅大小不同，E擺的振幅最大D．B、C、D三擺振動的振幅大小不同，B擺的振幅最小13．一質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的振動方程是x＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(50πt＋\f(π,2)))cm，則()A．在0至s內(nèi)，速度與加速度方向始終相同B．在s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)具有正向最大加速度C．在s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向與加速度方向均沿x軸正方向D．在s時(shí)，回復(fù)力最大，速度方向沿x軸負(fù)方向三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共14分)14．(6分)甲同學(xué)想在家里做用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)，但沒有合適的擺球，他找到了一塊長為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球．他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是：A．將石塊用細(xì)線系好，結(jié)點(diǎn)為M，將細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)(如圖所示)B．用刻度尺測量OM間細(xì)線的長度l作為擺長C．將石塊拉開一個(gè)大約α＝30°的角度，然后由靜止釋放D．從石塊擺到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，測出30次全振動的總時(shí)間t，由T＝eq\f(t,30)得出周期(1)則該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是________．(2)若該同學(xué)用OM的長作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實(shí)值______(選填“偏大”或“偏小”)．(3)如果該同學(xué)改正了錯(cuò)誤，改變OM間細(xì)線的長度做了2次實(shí)驗(yàn)，記下每次相應(yīng)的細(xì)線長度l1、l2和周期T1、T2，則由上述四個(gè)量得到重力加速度g的表達(dá)式是________．15．(8分)在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，測出了單擺在擺角小于5°時(shí)完成n次全振動的時(shí)間為t，如圖(A)所示用毫米刻度尺測得擺線長為L，又用游標(biāo)卡尺測得擺球直徑為d，如圖(B)所示．(1)由圖可知擺球直徑是________cm，單擺擺長是________m.(2)實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)每次的測定值都比其他同學(xué)偏大，其原因可能是________．A．他的擺球比別的同學(xué)重B．他的擺沒在豎直面內(nèi)擺動，而成了圓錐擺C．?dāng)?shù)擺動次數(shù)時(shí)，在記時(shí)的同時(shí)，就開始數(shù)1，誤將29次全振動記成了30次D．直接將擺線長作為擺長來計(jì)算(3)利用單擺周期公式測定重力加速度時(shí)測出不同擺長L時(shí)相應(yīng)周期值T，作T2－L圖線，如圖(C)所示．T2與L的關(guān)系式T2＝________，利用圖線上任兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)(x1，y1)、(x2，y2)可求出圖線的斜率k＝________，再由k可求出g＝________.四、計(jì)算題(本題共4小題，共43分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)16.(8分)如圖所示，光滑的水平面上放有一彈簧振子，輕彈簧右端固定在滑塊上，已知滑塊質(zhì)量m＝0.5kg，彈簧勁度系數(shù)k＝240N/m，將滑塊從平衡位置O向左將彈簧壓縮5cm，靜止釋放后滑塊在A、B間滑動，則：(1)滑塊加速度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)滑塊加速度多大？(2)滑塊速度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)滑塊速度多大？(假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)具有的最大彈性勢能為J)17．(8分)一水平彈簧振子做簡諧運(yùn)動，其位移和時(shí)間關(guān)系如圖所示．(1)求振子的振幅、周期各為多大？(2)從t＝0到t＝×10－2s的時(shí)間內(nèi)，振子通過的路程為多大？(3)t＝×10－2s時(shí)振子的位移．18．(13分)如圖是一彈簧振子，O為平衡位置，B、C為兩個(gè)極端位置，取向右為正方向，現(xiàn)把小球向右移動5cm到B點(diǎn)，放手后發(fā)現(xiàn)小球經(jīng)過1s第一次到達(dá)C點(diǎn)，如果從B點(diǎn)放手時(shí)開始計(jì)時(shí)，求：(1)小球做簡諧運(yùn)動的振幅、周期各是多少？(2)寫出小球運(yùn)動的位移表達(dá)式．(3)如果從小球經(jīng)過平衡位置向左運(yùn)動開始計(jì)時(shí)，則小球的位移表達(dá)式如何？19．(14分)將一測力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測量快速變化的力．圖(甲)表示小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的A，A′之間來回滑動．A，A′點(diǎn)與O點(diǎn)連線與豎直方向之間夾角θ相等且很小，圖(乙)表示滑塊對器壁的壓力F隨時(shí)間t變化的曲線，圖中t＝0為滑塊從A點(diǎn)開始運(yùn)動的時(shí)刻．試根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中(包括圖中)所給的信息，g取10m/s2.求：(1)容器的半徑；(2)小滑塊的質(zhì)量；(3)滑塊運(yùn)動過程中的機(jī)械能．章末綜合檢測(二)1．解析：位移增大時(shí)，加速度a＝－eq\f(kx,m)增大，但物體做減速運(yùn)動，速度減小，故A錯(cuò)誤；加速度a＝－eq\f(kx,m)，負(fù)號表示加速度方向與位移方向總相反，靠近平衡位置時(shí)加速，位移方向與速度方向相反，故B錯(cuò)誤，C正確；物體向平衡位置運(yùn)動時(shí)回復(fù)力的方向與運(yùn)動方向相同，做加速運(yùn)動，背離平衡位置時(shí)，回復(fù)力的方向與運(yùn)動方向相反，物體做減速運(yùn)動，故D錯(cuò)誤．答案：C2．解析：根據(jù)圖像可知，質(zhì)點(diǎn)的振幅為1cm，質(zhì)點(diǎn)的周期為4s，根據(jù)T＝eq\f(1,f)可知質(zhì)點(diǎn)的振動頻率為f＝eq\f(1,T)＝Hz，故A、B錯(cuò)誤；2s末質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置處，則此時(shí)的速度最大，加速度為零，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：D3．解析：從經(jīng)過某點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，則再經(jīng)過該點(diǎn)兩次所用的時(shí)間為一個(gè)周期，B對，A、C錯(cuò)．振子從A到B或從B到A的時(shí)間間隔為半個(gè)周期，D錯(cuò)．答案：B4．解析：A、B之間的距離為8cm，則振幅是4cm，故A錯(cuò)；T＝2s，f＝Hz，B錯(cuò)；振子完成一次全振動通過的路程是4A，即16cm,3s內(nèi)運(yùn)動了個(gè)周期，故總路程為24cm答案：C5．解析：由題圖可知，在～s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)正在由平衡位置向正向最大位移處運(yùn)動，所以速度方向沿正方向，不斷減小，動能減小，勢能在增大，由于位移增大，所以回復(fù)力增大，加速度也增大，故選項(xiàng)B正確．答案：B6．解析：振動圖像表示位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，并不是運(yùn)動軌跡，B對、A、C錯(cuò)；由于圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡，因此切線的方向并不表示速度的方向，D錯(cuò)．答案：B7．解析：物體做簡諧運(yùn)動時(shí)，其加速度時(shí)刻改變，所以物體做的不是勻變速直線運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；據(jù)單擺的周期公式可知，單擺的周期與擺球的質(zhì)量和速度無關(guān)；當(dāng)擺球在平衡位置的速度減為原來的二分之一時(shí)，據(jù)機(jī)械能守恒可知，擺球的高度變小，即振幅變小，故B正確；做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，速率一定相同，方向不一定相同，故C錯(cuò)誤，單擺在周期性的外力作用下做受迫振動，則外力的頻率與固有頻率相差越小，單擺的振幅越大，故D錯(cuò)誤．答案：B8．解析：試管在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，平衡位置是在重力與浮力相等的位置，開始時(shí)向上提起的距離，就是其偏離平衡位置的位移，為正向最大位移，因此應(yīng)選D.答案：D9．解析：簡諧運(yùn)動的x－t圖像反映了振子位移隨時(shí)間變化的規(guī)律．由題圖可知，t＝s時(shí)振子沿x軸負(fù)方向運(yùn)動，速度為負(fù)，但振子速度在增大，故其加速度向下，為負(fù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t＝s時(shí)振子沿x軸負(fù)方向運(yùn)動，速度為負(fù)，但振子速度在減小，故其加速度向上，為正，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t＝s時(shí)振子位移最大，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值，選項(xiàng)C正確；t＝s時(shí)振子的位移為零，速度最大，加速度為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C10．解析：設(shè)O為質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的平衡位置，質(zhì)點(diǎn)在B、C之間做簡諧運(yùn)動，則它由C經(jīng)過O到B，又由B經(jīng)過O到C一個(gè)周期內(nèi)，由于質(zhì)點(diǎn)受到的回復(fù)力和位移的方向總是相反的，且質(zhì)點(diǎn)由B到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復(fù)力的方向相同，A項(xiàng)正確，質(zhì)點(diǎn)的位移方向與加速度方向總相反．B項(xiàng)錯(cuò)誤．質(zhì)點(diǎn)在振動過程中，當(dāng)回復(fù)力增大時(shí)，其勢能增加，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，其動能必然減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)勢能減小時(shí)，如從C到O或從B到O階段，回復(fù)力減小，勢能減小，質(zhì)點(diǎn)的加速度也減小，D項(xiàng)正確．答案：AD11．解析：振動圖像表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻相對平衡位置的位移，由圖像可知，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的周期T＝4s，其頻率f＝eq\f(1,T)＝Hz，故A正確；10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動了eq\f(5,2)T，其運(yùn)動路程為s＝eq\f(5,2)×4A＝eq\f(5,2)×4×2cm＝20cm，故B正確；第4s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，其速度最大，故C正確；t＝1s和t＝3s兩時(shí)刻，由圖像可知，位移大小相等、方向相反，故D錯(cuò)誤．答案：ABC12．解析：A擺振動后迫使水平繩振動，水平繩又迫使B、C、D、E四擺做受迫振動，由于物體做受迫振動的周期總是等于驅(qū)動力的周期，因此B、C、D、E四擺的周期跟A擺相同，驅(qū)動力的頻率等于A擺的固有頻率fA＝eq\f(1,TA)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，其余四擺的固有頻率與驅(qū)動力的頻率關(guān)系：fB＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,)≈，fC＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,)≈，fD＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,2l))≈，fE＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))＝fA.可見只有E擺的固有頻率與驅(qū)動力的頻率相等，它發(fā)生共振現(xiàn)象，其振幅最大，B、C、D三個(gè)擺均不發(fā)生共振，振幅各異，其中B擺的固有頻率與驅(qū)動力的頻率相差最大，所以它的振幅最?。鸢福篈CD13．解析：根據(jù)簡諧振動的振動方程x＝2sin50πt＋eq\f(π,2)cm，知圓頻率為ω＝50πrad/s，則周期為T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,50π)s＝s，t＝0時(shí)，x＝2cm＝A.因?yàn)閠＝s＝eq\f(T,2)，則在0至s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)從一側(cè)最大位移處運(yùn)動到另一側(cè)最大位移處，速度與加速度方向先相同，后相反，故A錯(cuò)誤；在t＝s時(shí)，代入x＝2sin50πt＋eq\f(π,2)cm得x＝－2cm＝－A，即位移為負(fù)向最大，根據(jù)a＝－eq\f(kx,m)，知在s，質(zhì)點(diǎn)具有正向最大加速度，故B正確；因t＝s＝，則質(zhì)點(diǎn)正從負(fù)向最大位移處向平衡位置靠近，質(zhì)點(diǎn)的速度方向與加速度方向均沿x軸正方向，故C正確；在t＝s＝1T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)回到正向最大位移處，回復(fù)力最大，速度為零，故D錯(cuò)誤．答案：BC14．解析：(1)該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是B、C、D；B中，擺長應(yīng)是從懸點(diǎn)到大理石塊的質(zhì)心的距離；C中，石塊的擺角太大，將不能看作簡諧運(yùn)動，單擺周期公式失效，不能測定g；D中，測量時(shí)間應(yīng)從石塊擺到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，因?yàn)樽畹忘c(diǎn)的位置石塊速度最大，相同的視覺距離誤差，引起的時(shí)間誤差較小，則周期測量比較準(zhǔn)確．(2)根據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，得：g＝eq\f(4π2l,T2).該同學(xué)用OM的長l作為擺長，擺長偏小，根據(jù)上述表達(dá)式得知，g的測量值偏小．(3)設(shè)擺線的結(jié)點(diǎn)到大理石塊質(zhì)心的距離為r，則根據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得：T1＝2πeq\r(\f(l1＋r,g))，T2＝2πeq\r(\f(l2＋r,g))，聯(lián)立解得：g＝eq\f(4π2l2－l1,T\o\al(2,2)－T\o\al(2,1)).答案：(1)BCD(2)偏小(3)g＝eq\f(4π2l2－l1,T\o\al(2,2)－T\o\al(2,1))15．解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為20mm，游標(biāo)讀數(shù)為×0mm＝0.0mm，則最終讀數(shù)為20.0mm＝2.00cm擺長的大小l＝L＋eq\f(d,2)＝98.50cm＋1.00cm＝99.50cm＝0.995m.(2)根據(jù)T＝2πeq\r(\f(l,g))得，g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4π2L＋\f(d,2),T2)①由公式①可知，重力加速度的測量值的大小與擺球的質(zhì)量無關(guān)，故A錯(cuò)誤；他的擺沒在豎直面內(nèi)擺動，而成了圓錐擺，設(shè)圓錐擺的擺線與豎直方向之間的夾角為θ，則：mgtanθ＝m·eq\f(4π2,T2)·L＋eq\f(d,2)·sinθ可得：T＝2πeq\r(\f(L＋\f(d,2)·cosθ,g))可知圓錐擺的周期小于單擺的周期；由于T的測量值減小，所以重力加速度g的測量值增大，故B正確；數(shù)擺動次數(shù)時(shí)，在記時(shí)的同時(shí)，就開始數(shù)1，誤將29次全振動記成了30次，周期的測量值：T＝eq\f(t,n)，全振動次數(shù)n增大，則周期T的測量值減小，所以重力加速度g的測量值增大，故C正確；直接將擺線長作為擺長來計(jì)算，則擺長l減小，所以重力加速度g的測量值減小，故D錯(cuò)誤．故選：B、C.(3)根據(jù)T＝2πeq\r(\f(L,g))得：T2＝eq\f(4π2L,g).則圖線的斜率為：k＝eq\f(y2－y1,x2－x1)＝eq\f(4π2,g).則有：g＝eq\f(4π2x2－x1,y2－y1)＝eq\f(4π2,k).答案：(1)(2)B、C(3)eq\f(4π2L,g)eq\f(y2－y1,x2－x1)eq\f(4π2,k)16．解析：(1)由于簡諧運(yùn)動的加速度a＝eq\f(F,m)＝－eq\f(k,m)x，故加速度最大的位置在最大位移處的A或B兩點(diǎn)，加速度大小a＝eq\f(k,m)x＝eq\f(240,×0.05m/s2＝24m/s2.(2)在平衡位置O滑塊的速度最大．根據(jù)機(jī)械能守恒，有Epm＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)故vm＝eq\r(\f(2Epm,m))＝eq\r(\f(2×,)m/s＝1.1m/s.答案：(1)A點(diǎn)或B點(diǎn)24m/s2(2)O點(diǎn)1.1m/s17．解析：(1)由圖可知振子的振幅為A＝2cm，周期為T＝2×10－2