人教版(浙江专用)高中物理选择性必修第一册第2章机械振动过关检测含答案
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第二章过关检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题Ⅰ(本题共7小题,每小题4分,共28分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.下列关于机械振动的说法正确的是()A.简谐运动中反映物体振动强弱的物理量是位移B.简谐运动物体的位移方向总是和速度方向相反C.单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力,受迫振动的振幅最大,故选项A错误;简谐运动的物体远离平衡位置时,位移方向和速度方向相同,靠近平衡位置时,位移方向和速度方向相反,故选项B错误;单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力沿切线方向的分力,故选项C错误;当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,发生共振,受迫振动的振幅最大,故选项D正确。
2.如图所示,弹簧振子B上放一个物块A,在A与B一起做简谐运动的过程中,下列关于A受力的说法正确的是()A.物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B.物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C.物块A受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力A与B一起做简谐运动,需要回复力,所以物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力,选项D正确。
3.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼很快就抖动起来,而且越抖越厉害,后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题。
在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A.加大飞机的惯性B.使机体更加平衡D.改变机翼的固有频率,振幅较大,因此要减弱机翼的振动,必须改变机翼的固有频率,选项D正确。
4.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质量大于乙的质量。
当细线突然断开后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中()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,即劲度系数k是相同的,而细线断开前两个物体的拉力相同,故两个弹簧的伸长量是相同的,所以甲、乙的振幅相等,选项A、B错误;因为两个弹簧的最大弹性势能是相等的,在转化成甲、乙动能时,其最大动能也相等,但是甲的质量大,故甲的速度小,选项C正确,D错误。
5.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是()A.质点的振动频率是4 HzB.0~10 s内质点经过的路程是20 cmC.在t=4 s时质点的速度为01 s和t=3 s两时刻,质点的位移相同=0.25 Hz,故选项A错误。
0~10 s内质点的路程是振幅的10倍,为20 T=4 s,故频率为f=1Tcm,故选项B正确。
在t=4 s时,质点位于平衡位置,速度最大,故选项C错误。
在t=1 s和t=3 s两时刻,质点的位移大小相等、方向相反,故选项D错误。
6.惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。
图甲为日常生活中我们能见到的一种摆钟,图乙为摆的结构示意图,圆盘固定在摆杆上,螺母可以沿摆杆上下移动。
在M地走时准确的摆钟移到N地未做其他调整时摆动加快了,下列说法正确的是()A.M地的重力加速度较大,若要调准可将螺母适当向下移动B.M地的重力加速度较大,若要调准可将螺母适当向上移动C.N地的重力加速度较大,若要调准可将螺母适当向下移动,若要调准可将螺母适当向上移动M地走时准确的摆钟移到N地未做其他调整时摆动加快了,说明周期变小了,根据单摆的周期公式T=2π√l,可判断出N地的g变大了,要使周期T不变,故应该调节摆长l,使其增大,而让摆长l增大的方法就是将g螺母向下调节,故选项C正确。
7.如图所示,曲面AO是一段半径为2 m的光滑圆弧面,圆弧与水平面相切于O点,AO弧长为5 cm,现将一小球先后从曲面的顶端A和AO弧上的一点B由静止释放,到达底端的速度分别为v1和v2,经历的时间分别为t1和t2,那么()A.v1<v2,t1<t2B .v 1>v 2,t 1=t 2 C.v 1=v 2,t 1=t 2AO 弧长远小于半径,所以小球从A 、B 处沿圆弧滑下可等效成小角度单摆的摆动,即做简谐运动,等效摆长为2 m,单摆的周期与振幅无关,故t 1=t 2,因mgh=12mv 2,所以v=√2gℎ,故v 1>v 2。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。
每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。
全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)8.如图甲所示,弹簧振子以O 点为平衡位置,在A 、B 两点之间做简谐运动。
取向右为正方向,振子的位移x 随时间t 的变化如图乙所示,下列说法正确的是( )A.t=0.8 s 时,振子的速度方向向左B.t=0.2 s 时,振子在O 点右侧6√2 cm 处C.t=0.4 s 和t=1.2 s 时,振子的加速度完全相同0.4 s 到t=0.8 s 的时间内,振子的速度逐渐增大,t=0.8 s 时,图线切线的斜率为负,说明振子的速度为负,即速度方向向左,故选项A 正确;由题图乙知振子的最大位移为12 cm,周期为1.6 s,在t=0时刻振子从平衡位置开始向右振动,所以振子的振动方程为x=A sin ωt=12sin2π1.6t (cm),当t=0.2 s 时,x=12×sin (2π1.6×0.2) cm =6√2 cm,故选项B 正确;由题图乙知,t=0.4 s 到t=1.2 s 之间振子分别位于正的最大位移处和负的最大位移处,则受到的回复力的方向相反,所以加速度的方向也相反,故选项C 错误;由题图乙可知,t=0.4 s 到t=0.8 s 的时间内,振子向平衡位置运动,振子的速度逐渐增大,故选项D 正确。
9.下图为甲、乙两单摆的振动图像,则( )A.若甲、乙两单摆在同一地点摆动,则甲、乙两单摆的摆长之比l 甲∶l 乙=2∶1B.若甲、乙两单摆在同一地点摆动,则甲、乙两单摆的摆长之比l 甲∶l 乙=4∶1C.若甲、乙两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比g 甲∶g 乙=4∶1 ,且在不同的星球上摆动,则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比g 甲∶g 乙=1∶4T 甲=2T 乙,根据公式T=2π√lg 可得,若甲、乙两单摆在同一地点摆动,则甲、乙两单摆的摆长之比l 甲∶l 乙=4∶1,选项A 错误,B 正确;由T=2π√lg 可得g=4π2l T 2,故若甲、乙两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比g 甲∶g 乙=1∶4,选项C 错误,D 正确。
10.如图所示,在倾角为θ的固定光滑斜面上,有两个用轻质弹簧相连的物体A 和B,它们的质量均为m ,弹簧的劲度系数为k ,C 为一固定的挡板。
现让一质量为m 的物体D 从距A 为l 的位置由静止释放,D 和A 相碰后立即粘为一体,之后在斜面上做简谐运动,在简谐运动过程中,物体B 对C 的最小弹力为12mg sin θ,则( )A.简谐运动的振幅为3mgsinθ2kB.简谐运动的振幅为5mgsinθ2k C.B 对C 的最大弹力为9mgsinθ2 D.B 对C 的最大弹力为11mgsinθ2A 、D 的重力沿斜面的分力时,由kx 0=2mg sin θ可知,平衡位置时弹簧的形变量为x 0=2mgsinθk,处于压缩状态;当B 对C 弹力最小时,对B 分析,则有mg sin θ=kx+12mg sin θ,故弹簧应伸长达最大位移处,此时形变量x=mgsinθ2k ,此时弹簧处于伸长状态,故简谐运动的振幅为A=x+x 0=5mgsinθ2k,故选项A 错误,B 正确。
当A 、D运动到最低点时,B 对C 的弹力最大,由对称性可知,此时弹簧的形变量为Δx=A+x 0=9mgsinθ2k,此时弹力为F=k Δx=9mgsinθ2,B 对C 的弹力为F'=F+mg sin θ=11mgsinθ2,故选项C 错误,D 正确。
三、非选择题(本题共7小题,共60分)11.(5分)某学生利用单摆做测定重力加速度的实验,其具体操作如下: A.在铁架台上固定一个夹子,把单摆的摆线夹在夹子上; B.用刻度尺和游标卡尺测出摆长l ;C.将摆球向一侧偏离30°后由静止释放摆球;D.在释放摆球的同时开始计时;E.记下摆球完成n 次(大于30次)全振动的时间t ;F.把所得数据代入公式4π2n 2lt2。
该学生的上述操作中,错误的是 。
(只填字母代号),摆角要小于5°,C 错误;释放摆球后要等摆球摆动稳定后在摆球经过最低点时开始计时,D 错误。
12.(5分)一弹簧振子的位移x 随时间t 变化的关系式为x=0.1sin (2.5πt +π2)(m)。
则弹簧振子的周期为 s,弹簧振子的振动初相位为 。
在t=0.4 s 时,振子的位移为 m,振子的加速度 (选填“最大”或“最小”)。
在t=0.4 s 到t=0.6 s 时间段内振子的动能 (选填“增加”或“减小”)。
.8π2-0.1最大增加x=0.1sin (2.5πt+π2)(m),可得ω=2.5 π rad/s,则周期T=2πω=0.8 s,初相位为π2。
t=0.4 s 时,位移x=0.1sin(2.5π×0.4+π2)m=-0.1 m,振子振动到了负向最大位移处,所以加速度达到了最大值。
从t=0.4 s到t=0.6 s振子是从最大位移向平衡位置振动,速度逐渐增大,振子的动能逐渐增大。
13.(8分)某同学在用单摆测重力加速度的实验中进行了如下的操作。
(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示,摆球直径为cm。
把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长l。
甲(2)用停表测量单摆的周期。
当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0,单摆每经过最低点计一次数,当数到n=60时停表的示数如图乙所示,该单摆的周期T=s。
乙(3)测量出多组周期T、摆长l数值后,画出T2-l图像如图丙所示,此图线斜率的物理意义是。
丙A.gB.1g C.4π2gD.g4π2(4)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。
他采用的方法是先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1,然后把摆线缩短适当的长度Δl,再测出其振动周期T2。
用该同学测出的物理量表示重力加速度为g=。
.06(2)2.24(3)C(4)4π2ΔlT12-T22由题图甲游标卡尺可知,其示数为20 mm+0.1 mm×6=20.6 mm=2.06 cm。
(2)由题图乙停表可知,停表示数为t=1 min+7.2 s=67.2 s,单摆的周期T=tn =67.2602s=2.24 s。
