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)含解析粵教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE8-其次章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28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.游樂場(chǎng)中的蹦床特別受人們的寵愛和歡迎.假如一個(gè)小孩隨著蹦床上下做簡諧振動(dòng)而不脫離蹦床,設(shè)向上為正方向,其振動(dòng)圖像如圖所示,可知小孩對(duì)蹦床的壓力小于小孩重力的時(shí)刻是()A.t1時(shí)刻 B.t2時(shí)刻C.t3時(shí)刻 D.t4時(shí)刻答案B解析由牛頓第三定律,小孩對(duì)蹦床的壓力與蹦床對(duì)小孩的支持力始終大小相等、方向相反,小孩對(duì)蹦床的壓力小于小孩重力的時(shí)刻即蹦床對(duì)小孩的支持力小于小孩重力的時(shí)刻,此時(shí)小孩應(yīng)具有向下的加速度,由a=-kxm知,此時(shí)位移x應(yīng)為正,即應(yīng)為t2時(shí)刻,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確2.(2024山東高二期中)下列說法正確的是()A.用彈簧連接一物體沿水平方向做簡諧運(yùn)動(dòng),該物體做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.做簡諧振動(dòng)的單擺通過平衡位置時(shí),小球受到的回復(fù)力為零,合外力不為零C.做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí),速度肯定相同D.單擺在周期性外力作用下做受迫運(yùn)動(dòng),外力的頻率越大,單擺的振幅就越大答案B解析做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,是變加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;擺球受到的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向上的分力,經(jīng)過平衡位置時(shí),回復(fù)力為零,由于單擺做圓周運(yùn)動(dòng),在平衡位置合力不為零,合力供應(yīng)向心力,方向指向懸點(diǎn),故B正確;做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,物體每次通過同一位置時(shí)其速度大小相等,方向不肯定相同,即速度不肯定相同,故C錯(cuò)誤;在周期性的外力作用下做受迫運(yùn)動(dòng),外力的頻率變大,單擺的振幅可能變大,也可能變小,故D錯(cuò)誤.3.一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點(diǎn),歷時(shí)0.5s(如圖所示).過B點(diǎn)后再經(jīng)過t=0.5s質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn),則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是()A.0.5s B.1s C.2s D.4s答案C解析簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),先后以同樣大小的速度通過A、B兩點(diǎn),則可判定這兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置O點(diǎn)對(duì)稱,所以質(zhì)點(diǎn)由A到平衡位置O的時(shí)間與由平衡位置O到B的時(shí)間相等,即平衡位置O到B點(diǎn)的時(shí)間t1=0.52s=0.25s,因過B點(diǎn)后再經(jīng)過t=0.5s質(zhì)點(diǎn)以方向相反、大小相同的速度再次通過B點(diǎn),則從B點(diǎn)到最大位移處的時(shí)間t2=0.52s=0.25s,因此,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是T=4×(t1+t2)=4×(0.25+4.(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)頻率無關(guān)答案C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=10.5.如圖所示為日常生活中一種擺鐘的擺的結(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(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)答案C解析由甲地到乙地?fù)u擺加快,則說明周期變小,因T=2πLg,故重力加速度變大,要使周期不變小,則應(yīng)增加擺長,即將螺母適當(dāng)向下移動(dòng),A、B、D錯(cuò)誤,C正確6.(2024河南高二期末)如圖所示,PQ為一豎直彈簧振子振動(dòng)路徑上的兩點(diǎn),振子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小為6m/s2,方向指向Q點(diǎn);當(dāng)振子經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí),加速度的大小為8m/s2,方向指向P點(diǎn),若PQ之間的距離為14cm,已知振子的質(zhì)量為1kg,則以下說法正確的是()A.振子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受的合力比經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)所受的合力大B.該彈簧振子的平衡位置在P點(diǎn)正下方7cm處C.振子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度比經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大D.該彈簧振子的振幅肯定為8cm答案C解析對(duì)振子受力分析,有向下的重力和向上的彈簧的彈力.由牛頓其次定律可得F合=ma,由題意可得a1=6m/s2,a2=8m/s2,a1<a2,所以F合1<F合2,即振子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受的合力比經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)所受的合力小,所以A錯(cuò)誤;當(dāng)振子加速度為0,即合力為0時(shí),振子處于平衡位置,即F0=G=mg=10N,其中,g取10m/s2,在P點(diǎn),由牛頓其次定律可得G-F1=ma1,F1=4N,此時(shí)彈簧彈力向上,即彈簧處于壓縮狀態(tài),在Q點(diǎn),由牛頓其次定律可得F2-G=ma2,F2=18N,此時(shí)彈簧彈力也向上,即彈簧同樣處于壓縮狀態(tài),由胡克定律F=kx,及x2-x1=14cm,解得k=1N/cm,x1=4cm,x2=18cm,則x0=10cm,所以該彈簧振子的平衡位置在P點(diǎn)正下方6cm處,所以B錯(cuò)誤;由B選項(xiàng)分析可知,P點(diǎn)離平衡位置比Q點(diǎn)離平衡位置近,由于越靠近平衡位置,振子的速度越大,所以振子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度比經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大,所以C正確;由于振子的初速度未知,所以無法推斷振子速度為0的位置,即無法推斷振子的振幅是多大,所以只能說該彈簧振子的振幅可能為8cm,而不是肯定,所以D錯(cuò)誤.7.如圖所示為一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng)的共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系),則下列說法正確的是()A.此單擺的固有周期約為4sB.此單擺的擺長約為2mC.若擺長增大,共振曲線的峰將左移D.若擺長增大,單擺的固有頻率增大答案C解析由圖可知該單擺的周期為T=1f=2s,故A錯(cuò)誤;由單擺周期公式T=2πLg得L=gT2二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18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6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)8.大地震可導(dǎo)致許多房屋坍塌,地震時(shí)下列說法正確的是()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)答案AD解析物體做受迫振動(dòng)的振動(dòng)周期是由驅(qū)動(dòng)力的周期來確定的,全部建筑物振動(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.9.(2024山東新泰第一中學(xué)高二月考)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示,下列說法正確的是()A.在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20cmB.在5s末,質(zhì)點(diǎn)的速度為零,加速度最大C.t=1.5s和t=2.5s兩個(gè)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移和速度方向都相反D.t=1.5s和t=4.5s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等,都是2cm答案ABD解析在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了2.5個(gè)周期,經(jīng)過的路程是s=10A=20cm,故A正確;在5s末,質(zhì)點(diǎn)處于正向最大位移處,速度為零,加速度最大,故B正確;t=1.5s和t=2.5s兩個(gè)時(shí)刻的位移方向相反,速度方向相同,故C錯(cuò)誤;由圖像可得振動(dòng)方程是x=2sinπ2tcm,將t=1.5s和t=4.5s代入振動(dòng)方程得x=2cm,故D正確.10.如圖所示,一根不計(jì)質(zhì)量的彈簧豎直懸吊一質(zhì)量為M的鐵塊,在其下方吸引了一質(zhì)量為m的磁鐵,已知彈簧的勁度系數(shù)為k,磁鐵對(duì)鐵塊的最大吸引力等于3mg,不計(jì)磁鐵對(duì)其他物體的作用并忽視阻力,為了使鐵塊和磁鐵能夠共同沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng),那么()A.它處于平衡位置時(shí)彈簧的伸長量為MgB.彈簧運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),鐵塊加速度的最大值為2gC.彈簧彈性勢(shì)能最大時(shí),彈力的大小等于2(M+m)gD.振幅的最大值是2答案BD解析處于平衡位置時(shí),合力為0,則有(M+m)g=kx,彈簧的伸長量為x=(M+m)gk,所以A錯(cuò)誤;彈簧運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),振幅最大,彈性勢(shì)能最大,彈簧形變量最大,由牛頓其次定律可得kxm-(M+m)g=(M+m)am,3mg-mg=mam,鐵塊加速度的最大值為am=2g,彈簧彈性勢(shì)能最大時(shí),彈力的大小為F=kxm=3(M+m)g,振幅的最大值為三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(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L1.(2)變更懸線長度,測(cè)出其長度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]

答案4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-T12.(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),裝置如圖甲所示,此裝置可看成擺長為L的單擺,試驗(yàn)時(shí),擺角小于5°,沿與搖擺方向垂直方向以速度v勻速拉動(dòng)木板,在木板上留下如圖乙所示的圖像.甲乙(1)為了完成試驗(yàn),除擺長L外,還須要測(cè)出的物理量有下列選項(xiàng)中的.

A.沙擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅AB.沙擺的質(zhì)量mC.OB的長度l(2)依據(jù)以上物理量,寫出重力加速度的表達(dá)式g=.

答案(1)C(2)4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的長度l(2)由單擺周期公式T=2πLg可知g=413.(12分)(2024遼寧阜新試驗(yàn)中學(xué)高二月考)一個(gè)彈簧振子沿x軸做簡諧運(yùn)動(dòng),平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,振幅A=10cm,周期T=2s.t=0時(shí),小球位于x0=5cm處,且正在向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng).(1)寫出小球的位置坐標(biāo)x隨時(shí)間t變更的關(guān)系式.(2)求出在t=0至t=0.5s內(nèi),小球通過的路程.答案(1)x=10sinπt+56πcm(2)5(1+3)cm解析(1)設(shè)x=Asin(ωt+φ0),由題知A=10cm,ω=2πT=可得x=10sin(πt+φ0)cm當(dāng)t=0時(shí)x0=5cm,可得φ0=π6或φ0=而當(dāng)t=0時(shí),小球沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故舍去φ0=π則x=10sinπt+56πcm.(2)由于t=0.5s=T4x2=10sinπ·0.5+56π=-53cm可得路程s=x0-x2=5(1+3)cm.14.(12分)如圖所示,小球m自A點(diǎn)以初速度v0向AD方向運(yùn)動(dòng),已知弧長AB=0.8cm,AB圓弧半徑R=10m,AD=10m,A、B、C、D在同一水平面內(nèi),g取10m/s2.欲使小球恰好能夠通過D點(diǎn),其初速度應(yīng)取何值?答案1.59n解析小球m的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成,這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)分別是以速度v沿AD方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和在圓弧面AB方向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng).因?yàn)榛￠L遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于半徑R,所以小球在圓弧面上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,是類單擺,其圓弧半徑R即為類單擺的擺長;設(shè)小球m恰好能夠通過D點(diǎn),則有l(wèi)AD=v0t,且滿意t=nT(n=1,2,3,…),又有周期為T=2πR聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得v=1.59nm/s(15.(16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)過平衡位置時(shí),A、B之間的靜摩擦力大小為f0.