2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊（配魯科版）第2章測評

第2章測評(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(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選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)1.下列說法正確的是()A.當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體固有頻率時(shí),物體會發(fā)生共振現(xiàn)象B.彈簧振子所受到的回復(fù)力只與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的伸長量有關(guān)C.受迫振動的振幅由驅(qū)動力的大小決定,與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)D.阻尼振動可能是簡諧運(yùn)動2.一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動,其位移x與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示,由圖可知()A.t=3s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的振幅為零B.0~3s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)通過的路程為6cmC.質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過1s通過的路程一定是2cmD.質(zhì)點(diǎn)振動的頻率是4Hz,振幅是2cm3.一根彈簧原長為l0,掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)伸長x。重力加速度為g。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),物體振動的最大加速度為()A.Agl0 B.Agx C.4.如圖所示,一個彈簧振子在A、B間做簡諧運(yùn)動,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14周期,物體具有正方向的最大加速度,那么下列四個x-t運(yùn)動圖像能正確反映運(yùn)動情況的是(二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)5.關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動過程中的受力,下列說法正確的是()A.擺球受重力、擺線的拉力兩個力作用B.擺球所受的回復(fù)力最大時(shí),擺線中的拉力大小比擺球的重力大C.擺球所受的向心力最大時(shí),擺球的加速度方向沿?cái)[球的運(yùn)動方向D.擺球由最大位移處向平衡位置運(yùn)動時(shí)回復(fù)力逐漸減小,向心力逐漸增大6.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小球的最大彈力是mgC.小球在振動過程中機(jī)械能守恒D.彈簧的最大彈性勢能為27.以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在A、B兩點(diǎn)間運(yùn)動的彈簧振子如圖甲所示,圖乙為這個彈簧振子的振動圖像,由圖可知下列說法正確的是()A.t=0.2s時(shí),彈簧振子的加速度為正向最大B.t=0.1s與t=0.3s兩個時(shí)刻,彈簧振子的速度相同C.0~0.2s內(nèi),彈簧振子做加速度增大的減速運(yùn)動D.0~0.6s內(nèi),彈簧振子的位移為-5cm,路程為15cm8.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,如圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動。勻速轉(zhuǎn)動把手時(shí),曲桿給彈簧振子驅(qū)動力,使彈簧振子做受迫振動。把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期,改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期。若保持把手不動,給彈簧振子一向下的初速度,彈簧振子便做簡諧運(yùn)動,振動圖像如圖乙所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動,受迫振動達(dá)到穩(wěn)定時(shí),彈簧振子的振動圖像如圖丙所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動力的周期,y表示受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后彈簧振子振動的振幅,則()A.由圖線可知T0=4sB.由圖線可知T0=8sC.當(dāng)T在4s附近時(shí),y顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí),y很小D.當(dāng)T在8s附近時(shí),y顯著增大;當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí),y很小三、非選擇題(本題共8小題,共60分。)9.(3分)質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡諧運(yùn)動,平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過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)做簡諧運(yùn)動的頻率為。

10.(3分)做簡諧運(yùn)動的單擺,其擺長不變,若擺球的質(zhì)量增加為原來的94,擺球經(jīng)過平衡位置的速度減小為原來的23,則單擺振動的周期,振幅11.(3分)如圖所示,三根細(xì)線于O點(diǎn)處打結(jié),A、B兩端固定在同一水平面上相距為L的兩點(diǎn)上,使△AOB成直角三角形,∠BAO=30°。已知OC線長是L,下端C點(diǎn)系著一個小球(忽略小球半徑),若讓小球在紙面內(nèi)擺動,則周期T=。若讓小球在垂直紙面方向擺動,則周期T'=。

12.(4分)某登山運(yùn)動員登上某座山頂后,利用一些輕質(zhì)細(xì)線、鋼卷尺、手表、形狀不規(guī)則的石子、矮樹等,測量出山頂處的重力加速度。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)用細(xì)線綁上石子掛在樹杈上做成一個單擺,小角度擺動后測出n1次全振動的時(shí)間t1,測出懸線長L1。(2)改變懸線長度,測出其長度L2,小角度擺動后測出n2次全振動的時(shí)間t2。則山頂處的重力加速度g=。[用(1)(2)中所測物理量表示]

13.(7分)某同學(xué)利用雙線擺和光電計(jì)數(shù)器測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,已知每根懸線長為d,兩懸點(diǎn)間相距2s,金屬小球半徑為r,圖中小球兩側(cè)為光電計(jì)數(shù)器。請回答下列問題:甲乙丙(1)等效擺長L=。(用題中物理量表示)

(2)圖乙為用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑,則小球的直徑是cm。

(3)現(xiàn)將小球垂直于紙面向外拉動,使懸線偏離豎直方向的角度(選填“大于”“等于”或“小于”)5°,啟動光電計(jì)數(shù)器,光電計(jì)數(shù)器顯示數(shù)為“0”,由靜止釋放小球,小球每經(jīng)過平衡位置O時(shí)光電計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。當(dāng)小球第一次經(jīng)過平衡位置O時(shí),計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)光電計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí),測得所用的時(shí)間為t,由此可知單擺的振動周期T=。(用題中物理量表示)

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù),畫出T2-L圖像如圖丙所示,π取3.14,根據(jù)圖像,可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮閙/s2(保留三位有效數(shù)字)。

14.(10分)減震器可以加速車架與車身振動的衰減,改善汽車行駛的舒適性,在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部都裝有減震器。汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上,彈簧套在減震器上,兩者同時(shí)起作用。為了研究方便,我們把兩者簡化成一個等效勁度系數(shù)為k=1.5×105N/m的彈簧。汽車開始運(yùn)動時(shí),在振幅較小的情況下,其上下自由振動的頻率滿足f=12πg(shù)l(l為彈簧的壓縮長度),若人體可以看成一個彈性體,其固有頻率約為2Hz,已知汽車的質(zhì)量為600kg,(1)汽車的振動頻率與人體固有頻率相等時(shí)l的大小;(2)這輛車乘坐幾個人時(shí),人感覺到最難受。15.(12分)如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,R?AB。甲球從弧形槽的圓心處自由落下,乙球從A點(diǎn)由靜止釋放,求:(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?16.(18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之間來回?cái)[動,其中B點(diǎn)為運(yùn)動中的最低位置,∠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變化的曲線,且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動的時(shí)刻,g取10m/s2。試根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中(包括圖中)所給的信息求:(1)單擺的振動周期和擺長;(2)擺球的質(zhì)量;(3)擺球運(yùn)動過程中的最大速度。

參考答案第2章測評1.A物體受到驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí),振動的物體就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象,選項(xiàng)A正確;彈簧振子所受到的回復(fù)力可能為幾個力的合力,例如豎直彈簧振子的回復(fù)力不僅與彈簧的伸長量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)還與重力有關(guān),選項(xiàng)B錯誤;做受迫振動的物體的頻率等于驅(qū)動力的頻率,當(dāng)物體的驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率時(shí),物體的振幅最大,所以受迫振動的振幅與系統(tǒng)的固有頻率有關(guān),選項(xiàng)C錯誤;做簡諧運(yùn)動的物體位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,且振幅保持不變,物體做阻尼振動位移隨時(shí)間不是按正弦規(guī)律變化,且振幅逐漸減小,所以阻尼振動一定不是簡諧運(yùn)動,選項(xiàng)D錯誤。2.B由題圖可知質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振幅為2cm,周期為4s,所以頻率為f=1T=0.25Hz,振幅等于質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大距離,與質(zhì)點(diǎn)的位移有著本質(zhì)的區(qū)別,t=3s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的位移為零,但振幅仍為2cm,A、D錯誤;0~3s為34T,質(zhì)點(diǎn)通過的路程為s=3A=6cm,B正確;質(zhì)點(diǎn)在1s即T43.B物體的最大加速度a=kAm,而mg=kx,解得a=Agx4.D從t=0開始經(jīng)過14周期,物體具有正向的最大加速度,則位移為負(fù)的最大值,故D5.AD單擺在運(yùn)動過程中,擺球受重力和擺線的拉力,故A正確。重力垂直于擺線的分力提供回復(fù)力,當(dāng)回復(fù)力最大時(shí),擺球在最大位移處,速度為零,向心力為零,則拉力小于重力;在平衡位置處,回復(fù)力為零,速度最大,向心力最大,擺球的加速度方向沿?cái)[線指向懸點(diǎn),故B、C錯誤。擺球由最大位移處向平衡位置運(yùn)動時(shí),回復(fù)力逐漸減小,向心力逐漸增大,D正確。6.AD最大振幅滿足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,解得Fm=2mg,選項(xiàng)B錯誤;小球和彈簧組成的系統(tǒng)中只有重力和彈簧彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量最大,則彈性勢能最大,根據(jù)機(jī)械能守恒得最大彈性勢能為2mgA=2m27.CDt=0.2s時(shí),彈簧振子的位移為正向最大,彈力為負(fù)向最大,則加速度為負(fù)向最大,A錯誤;t=0.1s與t=0.3s兩個時(shí)刻,彈簧振子的位移相同,說明彈簧振子在同一位置,速度大小相等;t=0.1s與t=0.3s后,位移分別增大或減小,遠(yuǎn)離或靠近平衡位置,說明速度的方向相反,B錯誤;0~0.2s內(nèi),彈簧振子的位移正向增大,遠(yuǎn)離平衡位置,則加速度反向增大,速度減小,所以彈簧振子做加速度增大的減速運(yùn)動,C正確;0~0.6s內(nèi)彈簧振子的位移為負(fù)向最大,位移為-5cm,振子從O→B→O→A或從O→A→O→B,則路程為5cm×3=15cm,選項(xiàng)D正確。8.AC圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動力時(shí)的周期,故由圖乙讀出的周期為其振動的固有周期,即T0=4s。圖丙是彈簧振子在驅(qū)動力作用下的振動圖像,做受迫振動的物體,其振動的周期等于驅(qū)動力的周期,即T=8s。當(dāng)受迫振動的周期與驅(qū)動力的周期相同時(shí),其振幅最大;周期差別越大,其運(yùn)動振幅越小。故選A、C。9.解析由題意知a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱,由tab=0.2s、tba=0.4s知,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過b點(diǎn)后還要繼續(xù)向最大位移處運(yùn)動,直到最大位移處,然后再回來經(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=1T=答案1.25Hz10.解析由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g可知,單擺擺長不變,則周期不變;擺球經(jīng)過平衡位置的速度減小而擺動周期不變,則一個周期內(nèi)通過的路程變小,答案不變變小11.解析讓小球在紙面內(nèi)擺動,周期T=2πLg。讓擺球在垂直紙面內(nèi)擺動,擺球以O(shè)C的延長線與AB交點(diǎn)為中心擺動,擺長為L+L2cos30°=L+34L,周期T'=2π4+3答案2πLgπ12.解析設(shè)懸線末端到石子重心的距離為d,根據(jù)單擺周期規(guī)律,有T1=2πL1+dg,T2=2πL2+dg,T1=t1n1,答案413.解析(1)擺長等于擺線的有效長度與小球的半徑之和,即等效擺長為L=d2-(2)小球的直徑為d=1.5cm+4×0.1mm=1.54cm。(3)現(xiàn)將小球垂直于紙面向外拉動,為使小球做簡諧運(yùn)動,則應(yīng)使懸線偏離豎直方向的角度小于5°。當(dāng)光電計(jì)數(shù)器顯示數(shù)為“1”時(shí)是0時(shí)刻,故計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí),周期數(shù)為N=n-12,故單擺的振動周期(4)根據(jù)單擺的周期公式T=2πLg,可得T2=4π2gL,由題圖丙可得,T2-L圖像的斜率k=4π2g=4.答案(1)d2-s2+r(2)1.54(3)小于214.解析(1)當(dāng)汽車的頻率等于人的固有頻率時(shí)f=12πg(shù)l=2Hz,解得l=58π2=6(2)設(shè)乘車人數(shù)為n時(shí),人感覺到最難受,則Mg+nmg=kl聯(lián)立以上兩式解得n=5。答案(1)6.3×10-2m(2)515.解析(1)甲球做自由落體運(yùn)動R=12gt12,所以t1=2Rg,乙球沿圓弧做簡諧運(yùn)動(由于AB?R,可認(rèn)為擺角很小)。此振動與一個擺長為R的單擺振動模型相同,故此等效擺長為R,因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間t2=14T=14×2πRg(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h處開始自由下落,到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間t甲=2hg,由于乙球運(yùn)動的周期性,所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間t乙=T4+nT2=π2由于甲、乙在C點(diǎn)