新人教版高中物理選擇性必修第一冊第二章機械振動質(zhì)量評估A含解析 試卷

第二章質(zhì)量評估(A)(時間:75分鐘　滿分:100分)一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的.1.下列現(xiàn)象中,屬于共振現(xiàn)象的是 (　　)A.雜技演員蕩秋千越蕩越高 B.下雨前雷聲隆隆不絕C.在山谷里說話有回聲 D.湖面上的樹葉隨水波蕩漾解析:雜技演員用周期性外力驅(qū)動秋千,使其越蕩越高,且驅(qū)動力頻率恰好等于秋千的固有頻率,屬于共振現(xiàn)象;選項B、C描述的現(xiàn)象屬于聲音的反射,選項D描述的現(xiàn)象是受迫振動.答案:A2.一個質(zhì)點在水平方向上做簡諧運動的位移隨時間變化的關系是x=5sin 5πt(cm),則下列判斷正確的是 (　　)A.該簡諧運動的周期是0.2 s B.前1 s內(nèi)質(zhì)點運動的路程是100 cmC.0.4~0.5 s內(nèi)質(zhì)點的速度在逐漸減小 D.t=0.6 s時質(zhì)點的動能為0解析:由簡諧運動的位移隨時間變化的關系式x=5sin 5πt(cm)知角速度ω=5π,周期T==0.4 s,選項A錯誤.==2.5,1個周期內(nèi)運動的路程為4A=20 cm,所以前1 s內(nèi)質(zhì)點運動的路程是s=2.5×20 cm=50 cm,故選項B錯誤.0.4~0.5 s質(zhì)點由平衡位置向最大位移處運動,速度減小,選項C正確.t=0.6 s 時質(zhì)點位移x=5sin (5π×0.6) cm=0,質(zhì)點在平衡位置,動能最大,故選項D錯誤.答案:C3.如圖所示,光滑槽半徑遠大于小球運動的弧長,今有兩個小球(均可視為質(zhì)點)同時由圖示位置A、B從靜止釋放,O點為槽的最低點,則它們第一次相遇的地點是????????????? (　　)A.O點                   B.O點左側(cè) C.O點右側(cè)             D.無法確定解析:兩球釋放后到槽最低點前的運動為簡諧運動且可視為等效單擺模型,其周期T=2π.從釋放到運動至最低點O的時間相同,均為t=,所以在O點相遇.答案:A4.下圖為做簡諧運動的物體的振動圖像.由圖可知 (　　)A.0~0.5 s時間內(nèi),物體的加速度從0變?yōu)檎蜃畲?/span>B.0.5~1.0 s時間內(nèi),物體所受回復力從0變?yōu)檎蜃畲?/span>C.1.0~1.5 s時間內(nèi),物體的速度從0變?yōu)檎蜃畲?/span>D.1.5~2.0 s時間內(nèi),物體的動量從0變?yōu)檎蜃畲?/span>解析:0~0.5 s時間內(nèi),物體的位移x從0變?yōu)檎蜃畲?根據(jù)牛頓第二定律可得a=-,可得加速度從0變?yōu)樨撓蜃畲?故選項A錯誤.0.5~1.0 s時間內(nèi),回復力從負向最大變?yōu)?,選項B錯誤.1.0~1.5 s時間內(nèi),物體的速度從負向最大變?yōu)?,選項C錯誤.1.5~2.0 s 時間內(nèi),物體的速度從0變?yōu)檎蜃畲?根據(jù)p=mv可知物體的動量從0變?yōu)檎蜃畲?選項D正確.答案:D5.關于簡諧運動的周期,下列說法不正確的是 (　　)A.間隔一個周期的兩個時刻,物體的振動情況完全相同B.間隔半個周期奇數(shù)倍的兩個時刻,物體的速度和加速度可能相同C.半個周期內(nèi)物體動能的變化一定為0D.一個周期內(nèi)物體勢能的變化一定為0解析:根據(jù)周期的意義知,物體完成一次全振動,所有的物理量都恢復到初始狀態(tài),選項A、D說法正確.當間隔半個周期的奇數(shù)倍時,所有的矢量都變得大小相等、方向相反,選項B說法錯誤.因為間隔半個周期各矢量大小相等,所以物體的動能必定相等,選項C說法正確.經(jīng)歷整數(shù)個周期時,物體回到原位置;經(jīng)歷半個周期的奇數(shù)倍時,物體一定在關于平衡位置對稱的位置上,必定具有相同的速率、動能.答案:B6.某同學在研究單擺的受迫振動時得到如圖所示的共振曲線.橫軸表示驅(qū)動力的頻率,縱軸表示穩(wěn)定時單擺振動的振幅.已知重力加速度為g,下列說法正確的是(　　)A.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的擺長B.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的質(zhì)量C.由圖中數(shù)據(jù)可以估算出擺球的最大動能D.若增大該單擺的擺長,則曲線的峰將向右移動解析:從單擺的共振曲線可以得出單擺的固有頻率,單擺的固有頻率等于振幅最大時驅(qū)動力的頻率,根據(jù)單擺的固有頻率可以計算出單擺的周期,根據(jù)單擺的周期公式可以算出單擺的擺長,選項A正確.從單擺的周期無法計算出擺球質(zhì)量和擺球的最大動能,選項B、C錯誤.若增大單擺的擺長,單擺的周期增大,固有頻率減小,則曲線的峰將向左移動,選項D錯誤.答案:A7.如圖所示的單擺,擺球A向右擺動到最低點時,恰好與一沿水平方向向左運動的小球B發(fā)生碰撞,并粘在一起,且擺動平面不變.已知碰撞前A球擺動的最高點與最低點的高度差為h,擺動的周期為T,A球質(zhì)量是B球質(zhì)量的5倍,碰撞前A球在最低點的速度是B球速度的一半.則碰撞后????????????? (　　)A.擺動的周期為T B.擺動的周期為TC.擺球的最高點與最低點的高度差為0.3h D.擺球的最高點與最低點的高度差為0.25h解析:單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關,只取決于擺長和當?shù)氐闹亓铀俣?所以選項A、B錯誤.在A球向下擺的過程中,只有重力做功,機械能守恒,有mAgh= mA,A、B兩球碰撞過程時間極短,兩球組成的系統(tǒng)動量守恒,所以有mAv1-mB·2v1=(mA+mB)v2,碰撞后擺動過程中,機械能守恒,所以有(mA+mB)gh'=(mA+mB),整理得v2=v1,所以h'=0.25h.選項C錯誤,選項D正確.答案:D二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分.8.一物體做受迫振動,驅(qū)動力的頻率小于該物體的固有頻率.在驅(qū)動力的頻率逐漸增大到一定數(shù)值的過程中,該物體的振幅可能????????????? (　　)A.逐漸增大 B.逐漸減小C.先逐漸增大,后逐漸減小 D.先逐漸減小,后逐漸增大解析:當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時,發(fā)生共振現(xiàn)象,物體的振幅最大.由于沒有說明驅(qū)動力的頻率最后的情況,選項A、C都有可能.答案:AC9.一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動,其中有兩個時刻彈簧對振動物體的彈力大小相等,但方向相反,那么這兩個時刻振動物體的????????????? (　　)A.速度一定大小相等,方向相反 B.加速度一定大小相等,方向相反C.位移一定大小相等,方向相反 D.速度一定大小相等,方向相同解析:由彈簧振子的運動規(guī)律知,當彈簧彈力大小相等、方向相反時,振動物體的位移大小相等、方向相反,加速度大小相等、方向相反,選項B、C正確.物體的運動方向在兩時刻可能相同,也可能相反,選項A、D錯誤.答案:BC10.下圖是甲、乙兩個單擺做簡諧運動的圖像,則下列說法正確的是 (　　)A.甲、乙兩擺的振幅之比為2∶1B.t=2 s時,甲擺的重力勢能最小,乙擺的動能為0C.甲、乙兩擺的擺長之比為4∶1D.甲、乙兩擺擺球在最低點時的動能一定相等解析:由題圖知甲、乙兩擺的振幅分別為2 cm、1 cm,故選項A正確.t=2 s時,甲擺在平衡位置處,乙擺在振動的最大位移處,故選項B正確.由單擺的周期公式T=2π得到甲、乙兩擺的擺長之比為=1∶4,選項C錯誤.因為擺球的質(zhì)量未知,所以選項D錯誤.答案:AB三、非選擇題:共54分.11.(6分)某實驗小組利用擺長約為1 m的單擺測量當?shù)氐闹亓铀俣?/span>.(1)周期測量環(huán)節(jié)進行了下列振動圖像所描述的四種操作過程,A、B、C、D均為30次全振動圖像,已知sin 5°=0.087,sin 15°=0.259,這四種操作過程符合實驗要求且誤差最小的是　　　　　(填字母代號).         A                      B        C                     D (2)改變擺長,利用測出的多組周期T、擺長l數(shù)據(jù),作出T2-l圖像,可以更準確地求出重力加速度g.已知三位同學作出的T2-l圖線分別如圖中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都過原點,圖線b對應的g值最接近當?shù)刂亓铀俣鹊闹?/span>.則相對于圖線b,出現(xiàn)圖線a的原因可能是擺長l的測量值　　　　(選填“偏大”或“偏小”),出現(xiàn)圖線c的原因可能是周期T的測量值　　　　(選填“偏大”或“偏小”). 解析:(1) 當擺角小于或等于5°時,可以認為小球做簡諧運動,所以振幅約為A=lsin 5°=1×0.087 m=8.7 cm.從小球擺到最低點時開始計時,誤差較小,測量周期時要讓小球做30~50次全振動,求平均值,所以B符合實驗要求且誤差最小.(2)根據(jù)單擺的周期公式T=2π得T2=,根據(jù)數(shù)學知識可知,T2-l圖線的斜率k=,當?shù)氐闹亓铀俣?/span>g=.設擺球半徑為r,擺線的長度為l0,則有T2===+,根據(jù)數(shù)學知識知,對T2-l圖像來說,T2=+,與b線 T2=斜率相等,二者應該平行,是截距,故作出T2-l圖像中a線的原因可能是誤將懸點到小球上端的距離記為擺長l,導致擺長偏小.對于圖中的c線,若周期的測量值T偏小,根據(jù)單擺的周期公式T= 2π得 g=,導致重力加速度的測量值偏大,圖線的斜率k偏小.答案:(1)B　(2)偏小　偏小12.(8分)在用單擺測量重力加速度的實驗中:(1)組裝單擺時,應在下列器材中選用　　　　(選填選項前的字母). A.長度為1 m左右的細線 B.長度為30 cm左右的細線C.直徑為1.8 cm的塑料球 D.直徑為1.8 cm的鐵球(2)下表是某同學記錄的3組實驗數(shù)據(jù),并做了部分計算處理. 組次123擺長l/cm80.0090.00100.0050次全振動時間t/s90.095.5100.5振動周期T/s1.801.91 重力加速度g/(m·s-2)9.749.73 請計算出第3組實驗中的T=　　　　s,g=　　　　m/s2. (3)某同學進行測量時,由于只有一把量程為30 cm的刻度尺,于是他在距懸掛點O點小于30 cm的A處做了一個標記,保持該標記以下的細線長度不變,通過改變O、A間細線長度以改變擺長.實驗中,當O、A間細線的長度分別為l1、l2時,測得相應單擺的周期為T1、T2.由此可得重力加速度g=　　　　(用l1、l2、T1、T2表示). 解析:(1)組裝單擺可用長度為1 m左右的細線以及直徑為1.8 cm的鐵球,選項A、D正確,選項B、C錯誤.(2)第3組實驗中的T= s=2.01 s,根據(jù)T=2π,可得g==9.76 m/s2.(3)設A點以下部分的長度為l',根據(jù)單擺的周期公式T=2π,可得T1=2π, T2=2π,聯(lián)立解得g=.答案:(1)AD　(2)2.01　9.76　(3)13.(12分)彈簧振子以O點為平衡位置在B、C兩點之間做簡諧運動,B、C相距20 cm.某時刻振動小球處于B點,經(jīng)過0.5 s,小球首次到達C點,從小球在B點處開始計時,求:(1)振動的周期和頻率;(2)小球在5 s內(nèi)通過的路程及5 s末的位移大小;(3)小球在B點的加速度大小跟它距O點4 cm處P點的加速度大小的比值.解析:(1)由題意可知,小球由B→C經(jīng)過半個周期,即=0.5 s,故T=1.0 s,f==1 Hz.(2)小球經(jīng)過1個周期通過的路程s1=0.4 m,5 s內(nèi)完成了5次全振動,回到B點.通過的路程s=5s1=2 m,位移大小x=10 cm=0.1 m.(3)由F=-kx可知在B點時FB=-k×0.1 N,在P點時FP=-k×0.04 N,故==5∶2.答案:(1)1.0 s　1 Hz　(2)2 m　0.1 m　(3)5∶214.(14分)如圖所示,擺長為l的單擺豎直懸掛后擺球在最低點O時距離地面高度為h,現(xiàn)將擺球拉至A點無初速度釋放,最大擺角為θ(θ<5°).當擺球運動到最低點O時,擺線突然斷裂.不計空氣阻力,重力加速度為g,求擺球從A點開始運動到落地經(jīng)歷的時間.解析:單擺的周期T=2π,擺線斷裂后,由h=gt2得下落時間t=,所以t總=t+=+.答案:+15.(14分)如圖所示,小球自A點以初速度v0開始運動,v0的方向平行于AD.已知的長為0.8 m,的半徑R=10 m,AD的長為l=10 m,A、B、C、D在同一水平面內(nèi).g取10 m/s2.欲使小球恰好能夠通過D點,其初速度應取何值?解析:小球的運動可分解為兩個分運動,分別是以速度v0沿AD方向的勻速直線運動和在圓弧面上的往復運動.因為弧長遠遠小于半徑R,所以小球在圓弧面上的往復運動可以看作單擺運動,其圓弧半徑R為擺長.設小球恰好能夠通過D點,則有l=v0t,且滿足t=nT(n=1,2,3,…),又有T=2π,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得v0= m/s(n=1,2,3,…).答案: m/s(n=1,2,3,…)