新教材同步系列2024春高中物理章末綜合測(cè)評(píng)2機(jī)械振動(dòng)粵教版選擇性必修第一冊(cè)

章末綜合測(cè)評(píng)(二)機(jī)械振動(dòng)一、單項(xiàng)選擇題1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是指()A．速度為零的位置B．回復(fù)力為零的位置C．加速度為零的位置D．位移最大的位置2．一個(gè)水平彈簧振子的振動(dòng)周期是0.025s，當(dāng)振子從平衡位置向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.17s時(shí)，振子運(yùn)動(dòng)狀況是()A．正在向右做減速運(yùn)動(dòng)B．正在向右做加速運(yùn)動(dòng)C．正在向左做減速運(yùn)動(dòng)D．正在向左做加速運(yùn)動(dòng)3．在盛沙的漏斗下面放一木板，讓漏斗左右搖擺起來(lái)，同時(shí)其中細(xì)沙勻速流出，經(jīng)驗(yàn)一段時(shí)間后，視察木板上沙子的積累狀況，則沙堆的剖面應(yīng)是下圖中的()ABCD4．如圖甲所示，豎直圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)固定在圓盤(pán)上的T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球，共同組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)．當(dāng)圓盤(pán)靜止時(shí)，小球可穩(wěn)定振動(dòng)．現(xiàn)使圓盤(pán)以4s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定．變更圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系)如圖乙所示，則()A．此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為0.25HzB．此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3HzC．若圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率不變D．若圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，共振曲線的峰值將向右移動(dòng)5．如圖甲所示，彈簧振子以點(diǎn)O為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變更如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是()A．t＝0.8s時(shí)，振子的速度方向向左B．t＝0.2s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)6cm處C．t＝0.4s和t＝1.2s時(shí)，振子的加速度完全相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度漸漸減小6．一個(gè)單擺掛在電梯內(nèi)，發(fā)覺(jué)單擺的周期增大為原來(lái)的2倍，可見(jiàn)電梯在做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a為()A．方向向上，大小為gB．方向向上，大小為3C．方向向下，大小為gD．方向向下，大小為37．一擺長(zhǎng)為l的單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻起先計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)t＝11π2lgABCD二、多項(xiàng)選擇題8．一單擺的振動(dòng)圖像如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A．t＝1.0s時(shí)，擺球處于平衡狀態(tài)B．t＝2.0s時(shí)，擺球處于平衡位置C．?dāng)[球搖擺過(guò)程中，在任何位置都不是平衡狀態(tài)D．t＝1.0s時(shí)，擺線所受拉力最大9．如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像．由圖可知()A．質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為正弦曲線B．t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)C．t＝0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向與位移的正方向相同D．質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩端點(diǎn)間的距離為0.1m10．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放置在質(zhì)量為M的木板上，木板與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)，振動(dòng)過(guò)程中m、M之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k、物塊和木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則下列說(shuō)法正確的是()A．若t時(shí)刻和(t＋Δt)時(shí)刻物塊受到的摩擦力大小相等，方向相反，則Δt肯定等于T2B．若Δt＝T2，則在t時(shí)刻和(t＋ΔtC．探討木板的運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力與物塊對(duì)木板摩擦力的合力充當(dāng)了木板做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力D．當(dāng)整體離開(kāi)平衡位置的位移為x時(shí)，物塊與木板間的摩擦力大小等于mm+M三、非選擇題11．在“利用單擺測(cè)定重力加速度”的試驗(yàn)中，由單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式得到g＝4π2lT2，只要測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)l和運(yùn)動(dòng)周期T，作出T2-l圖像，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋?1)造成圖像不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由可能是________．(2)由圖像求出的重力加速度g＝____________m/s2(取π2＝9.87)．(3)假如測(cè)得的g值偏小，可能的緣由是___________________________________________________________________________________________________________________________．A．測(cè)擺線時(shí)擺線拉得過(guò)緊B．?dāng)[線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了C．起先計(jì)時(shí)時(shí)，停表過(guò)遲按下D．試驗(yàn)時(shí)誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次12．(2024·全國(guó)·高三專(zhuān)題練習(xí))某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的試驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作：(1)請(qǐng)選擇正確的器材()A．體積較小的鋼球B．體積較大的木球C．無(wú)彈性的輕繩子D．有彈性、質(zhì)量大的繩子(2)用游標(biāo)上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑如圖甲所示，擺球直徑為_(kāi)___________mm．利用刻度尺測(cè)得擺線長(zhǎng)90.10cm，則該單擺的擺長(zhǎng)L＝______cm．(3)用秒表測(cè)量單擺的周期．當(dāng)單擺搖擺穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)起先計(jì)時(shí)并記為n＝0，單擺每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n＝60時(shí)秒表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T＝________s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(4)測(cè)量出多組周期T、擺長(zhǎng)L數(shù)值后，畫(huà)出T2-L圖像如圖丙，此圖線斜率的物理意義是()A．gB．1gC．4π(5)與重力加速度的真實(shí)值比較，發(fā)覺(jué)第(4)問(wèn)中獲得的測(cè)量結(jié)果偏大，分析緣由可能是()A．振幅偏小B．將擺線長(zhǎng)加直徑當(dāng)成了擺長(zhǎng)C．將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng)D．起先計(jì)時(shí)誤記為n＝1(6)該小組的另一同學(xué)沒(méi)有運(yùn)用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度．他采納的方法是：先測(cè)出一擺線較長(zhǎng)的單擺的振動(dòng)周期T1，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度l，再測(cè)出其振動(dòng)周期T2．用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)重力加速度為g＝________．13．?dāng)[鐘是一種利用擺的等時(shí)性制成的計(jì)時(shí)裝置，它具有下列特性：鐘擺的振動(dòng)可以等效成是單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；擺鐘的指示時(shí)間與擺鐘的振動(dòng)次數(shù)成正比，現(xiàn)有一座擺鐘，擺長(zhǎng)為1m，一晝夜快10min，要使它走時(shí)正確，應(yīng)當(dāng)將擺長(zhǎng)調(diào)到多長(zhǎng)？(精確到0.001m)14．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(lái)回滑動(dòng)，A、A′點(diǎn)與O點(diǎn)連線與豎直方向之間夾角相等且都為θ(θ很小)．圖乙表示滑塊對(duì)器壁的壓力F隨時(shí)間t變更的曲線，且圖中t＝0為滑塊從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)容器的半徑；(2)小滑塊的質(zhì)量．15．一輕質(zhì)彈簧直立在地面上，其勁度系數(shù)k＝400N/m，彈簧的上端與空心物體A連接，物體B置于A內(nèi)，B的上下表面恰好與A接觸，如圖所示．A和B質(zhì)量均為1kg，先將A向上抬高使彈簧伸長(zhǎng)5cm后由靜止釋放，A和B一起做上下方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．已知彈簧的彈性勢(shì)能確定于彈簧形變大小(g取10m/s2，阻力不計(jì))．求：(1)物體A的振幅；(2)物體B的最大速率；(3)在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)A對(duì)B的作用力．章末綜合測(cè)評(píng)(二)機(jī)械振動(dòng)12345678910BBBBADABCDCDCD1．B[簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是回復(fù)力為零的位置，而物體在平衡位置時(shí)加速度不肯定為零．例如，單擺在平衡位置時(shí)存在向心加速度．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度最大，位移為零．]2．B[tT＝0．17s0．025s＝6453．B[不考慮空氣阻力，漏斗在從最左端向最右端運(yùn)動(dòng)和從最右端向最左端運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá)最底端運(yùn)動(dòng)速度最快，細(xì)沙漏到地面上的最少，兩端漏斗運(yùn)動(dòng)的最慢，細(xì)沙漏到地面上的最多，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．]4．B[由振子的共振曲線可得，此振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率約為3Hz，故B正確，A錯(cuò)誤；做受迫振動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率是由驅(qū)動(dòng)力的頻率確定的，所以若圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期增大，系統(tǒng)的振動(dòng)頻率減小，故C錯(cuò)誤；共振曲線的峰值表示振子的固有頻率，它是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)確定的，與驅(qū)動(dòng)力的頻率無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．]5．A[t＝0.8s時(shí)，振子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，即向左運(yùn)動(dòng)，故A正確；t＝0.2s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)62cm處，故B錯(cuò)誤；t＝0.4s和t＝1.2s時(shí)，振子的位移等大反向，回復(fù)力和加速度也是等大反向，故C錯(cuò)誤；t＝0.4s時(shí)到t＝0.8s的時(shí)間內(nèi)，振子從B點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到平衡位置，其速度漸漸增加，故D錯(cuò)誤．]6．D[由T＝2πl(wèi)g可知，周期增大為原來(lái)的2倍，等效重力加速度g′＝g4．設(shè)繩子拉力為F，由F－mg＝ma，F(xiàn)＝mg′，上式聯(lián)立可得a＝－3g7．A[單擺的周期公式T＝2πl(wèi)g，則t時(shí)間內(nèi)小球的振動(dòng)周期數(shù)為n＝11π2lg8．BCD[位移為0時(shí)，回復(fù)力為0，回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為0，但由于擺球做圓弧運(yùn)動(dòng)，還有向心加速度，既然有加速度就不是平衡狀態(tài)，只能是平衡位置，故A錯(cuò)誤，B正確；擺球搖擺過(guò)程中，在任何位置都有加速度，沒(méi)有一處是平衡狀態(tài)，C正確；t＝1.0s時(shí)，擺球的速度最大，恰好過(guò)最低點(diǎn)，擺線所受拉力最大，D正確．]9．CD[簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像反映質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變更的狀況，不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，故A錯(cuò)誤；t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移最大，速度為零，故B錯(cuò)誤；依據(jù)圖像的斜率表示速度，則t＝0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度為正值，則速度方向與位移的正方向相同，故C正確；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩端點(diǎn)間的距離等于2倍的振幅，為x＝2A＝2×5cm＝10cm＝0.1m，故D正確．故選C、D．]10．CD[設(shè)位移為x，對(duì)整體受力分析，受重力、支持力和彈簧的彈力，依據(jù)牛頓其次定律，有kx＝(m＋M)a ①對(duì)m物體受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力，靜摩擦力供應(yīng)回復(fù)力，依據(jù)牛頓其次定律，有f＝ma ②所以f＝mM+m若t時(shí)刻和(t＋Δt)時(shí)刻物塊受到的摩擦力大小相等，方向相反，則兩個(gè)時(shí)刻物塊的位移大小相等，方向相反，位于相對(duì)平衡位置對(duì)稱(chēng)的位置上，但Δt不肯定等于T2若Δt＝T2，則在t時(shí)刻和(t＋Δt)時(shí)刻物塊的位移大小相等，方向相反，位于相對(duì)平衡位置對(duì)稱(chēng)的位置上，彈簧的長(zhǎng)度不肯定相同，故B錯(cuò)誤；由起先時(shí)的分析可知，探討木板的運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力與m對(duì)木板的摩擦力的合力供應(yīng)回復(fù)力，故C正確；由③可知，當(dāng)整體離開(kāi)平衡位置的位移為x時(shí)，物塊與木板間摩擦力的大小等于mm+M11．解析：(1)圖像不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，將圖像向右平移1cm就會(huì)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故相同的周期下，擺長(zhǎng)偏小1cm，故可能是測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏掉了擺球的半徑．(2)由單擺周期公式T＝2πl(wèi)可得T2＝4π2lg，則T2-l圖像的斜率k＝由圖像得k＝40.01+0.99＝解得g＝9.87m/s2．(3)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)擺線過(guò)緊，則測(cè)量的擺長(zhǎng)偏大，所以測(cè)量的重力加速度偏大，故A錯(cuò)誤；擺線上端未堅(jiān)固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了，知測(cè)量的擺長(zhǎng)偏小，則測(cè)量的重力加速度偏小，故B正確；起先計(jì)時(shí)，秒表過(guò)遲按下，測(cè)量的周期偏小，則測(cè)量的重力加速度偏大，故C錯(cuò)誤；試驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)計(jì)為50次，測(cè)量的周期偏小，則測(cè)量的重力加速度偏大，故D錯(cuò)誤．答案：(1)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏掉了擺球的半徑(2)9.87(3)B12．解析：(1)為減小試驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇密度大而體積小的球作為擺球，A正確，B錯(cuò)誤；試驗(yàn)過(guò)程中單擺擺長(zhǎng)應(yīng)保持不變，擺線應(yīng)選用無(wú)彈性的輕繩子，C正確，D錯(cuò)誤．(2)由題圖甲可知，游標(biāo)卡尺的游標(biāo)為10分度，且第6個(gè)小格與主尺對(duì)齊，則擺球直徑為d＝20mm＋6×0.1mm＝20.6mm該單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)＝l＋d2(3)由題圖乙可知，秒表的讀數(shù)為t＝67.35s，依據(jù)題意可知，共經(jīng)驗(yàn)了30個(gè)周期，則單擺的周期是T＝t30(4)由單擺的周期公式T＝2πLg可得T2＝4π2gL，則T2-(5)由(4)分析可得，重力加速度為g＝4π2LT2，可知重力加速度的測(cè)量值與振幅無(wú)關(guān)，振幅偏小，不影響測(cè)量結(jié)果，A錯(cuò)誤；將擺線長(zhǎng)加直徑當(dāng)成了擺長(zhǎng)，則L偏大，g值偏大，B正確；將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng)，則L偏小，g(6)依據(jù)題意，由單擺的周期公式T＝2πLg，設(shè)單擺周期為T(mén)1時(shí)擺長(zhǎng)(擺球靜止時(shí)懸點(diǎn)到擺球球心的距離)為L(zhǎng)T1＝2πLT2＝2πL聯(lián)立解得g＝4答案：(1)AC(2)20.691.13(3)2.25(4)C(5)BD613．解析：擺鐘的指示時(shí)間與擺鐘的振動(dòng)次數(shù)成正比，設(shè)精確的鐘擺搖擺的周期為T(mén)則24×60min＝kn不精確的擺周期為T(mén)′則24×60min＋10min＝kn′在時(shí)間肯定時(shí)，搖擺次數(shù)與周期成反比，則TT'＝n由T＝2πLg∝L可得LL'＝其中L′＝1m，則L＝1答案：1.014m14．解析：(1)由圖乙得小滑塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T＝π5由T＝2πR得R＝T2(2)在最高點(diǎn)A，有Fmin＝mgcosθ＝0.495N在最低點(diǎn)B，有Fmax＝mv2R＋從A到B，滑塊機(jī)械能守恒，有mgR(1－cosθ)＝12mv解得m＝0.05kg．答案：(1)0.1m(