2019_2020学年高考物理主题2第I部分机械振动检测试卷（二）（必修1）.docx

检测试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分，其中17题为单项选择题，812题为多项选择题)1.物体做简谐运动时，下列叙述正确的是()A.平衡位置就是回复力为零的位置B.处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态C.物体到达平衡位置时，合力一定为零D.物体到达平衡位置时，回复力不一定为零答案A解析平衡位置是回复力等于零的位置，但物体所受合力不一定为零，A对.2.下列说法正确的是()A.摆钟走时快了必须调短摆长，才可能使其走时准确B.火车过桥要减速慢行，是为了防止火车因共振而倾覆C.挑水时为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频D.在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象答案C解析摆钟走时快了说明摆的周期变短了，需要增大单摆的周期，根据单摆的周期公式T2可知，必须增大摆长，才可能使其走时准确，故A错误；火车过桥时要减速是为了防止桥发生共振，不是防止火车发生共振，故B错误；挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时，发生共振，水桶中的水溢出，挑水时为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，故C正确；停在海面的小船上下振动，是受迫振动，故D错误.3.如图1所示为某质点在04s内的振动图象，则()图1A.质点振动的振幅是2m，质点振动的频率为4HzB.质点在4s末的位移为8mC.质点在4s内的路程为8mD.质点在t1s到t3s的时间内，速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向，且速度先增大后减小答案C解析由题图可知振动的振幅A2m，周期T4s，则频率f0.25Hz，选项A错误；振动质点的位移是质点离开平衡位置的位移，4 s末的位移为零，选项B错误；4 s内的路程s4A8m，选项C正确；质点从t1s到t3s的时间内，一直沿x轴负方向运动，选项D错误.4.(2017馆陶一中高二下学期期中)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图2甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动，匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期.若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示.当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示.若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()图2A.由图线可知T04s，振幅为8cmB.由图线可知T08s，振幅为2cmC.当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小答案C解析题图乙是振子自由振动时的振动图线，振子的固有周期为T04s，振幅为4cm，故A、B错误；当驱动力的频率等于振子的固有频率时，振子的振动达到最强，故当T在4s附近时，振幅显著增大，当T比4s小得多或大得多时，Y很小，故C正确，D错误.5.(2018吉林八校联考高二下学期期中)有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图象如图3所示.下列关于图4中(1)(4)的判断正确的是()图3图4A.图(1)可作为该物体的速度时间图象B.图(2)可作为该物体的回复力时间图象C.图(3)可作为该物体的回复力时间图象D.图(4)可作为该物体的加速度时间图象答案C解析在简谐运动中，位移为零时，速度最大，位移最大时，速度为零，则知速度图象与位移图象呈现相反的规律，图(2)可以作为该物体的vt图象，故A错误；由简谐运动特征Fkx可知，回复力的图象与位移图象的相位相反，但也是正弦曲线，则知图(3)可作为该物体的Ft图象，故B错误，C正确；由a可知，加速度的图象与位移图象的相位相反，应为正弦曲线，则知图(4)不能作为该物体的at图象，故D错误.6.如图5所示，两段光滑圆弧轨道半径分别为R1和R2，圆心分别为O1和O2，所对应的圆心角均小于5，在最低点O平滑连接.M点和N点分别位于O点左右两侧，MO的距离小于NO的距离.现分别将位于M点和N点的两个小球A和B(均可视为质点)同时由静止释放.关于两小球第一次相遇点的位置，下列判断正确的是()图5A.恰好在O点B.一定在O点的左侧C.一定在O点的右侧D.条件不足，无法确定答案C解析据题意，两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于5，把两球在圆弧上的运动看做等效单摆，等效摆长等于圆弧的半径，则A、B两球的运动周期分别为TA2，TB2，两球第一次到达O点的时间分别为tATA，tBTB，由于R1R2，则tAtB，故两小球第一次相遇点的位置一定在O点的右侧.故选C.7.如图6所示，一质点在a、b间做简谐运动，O是它振动的平衡位置.若从质点经过O点开始计时，经3s，质点第一次到达M点，再经2s，它第二次经过M点，则该质点的振动图象可能是()图6答案C解析若质点从平衡位置开始先向右运动，可知M到b的时间为1s，则3s1s4s，解得T16s，若质点从平衡位置开始先向左运动，可知M到b的时间为1s，则T3s1s4s，解得Ts，故C正确，A、B、D错误.8.如图7所示，A、B、C三个小钢球的质量分别为2m、m、m，A球振动后，通过张紧的水平细绳给其他各摆施加驱动力，当B、C振动达到稳定时，下列说法正确的是()图7A.B的振动周期最大B.C的振幅比B的振幅小C.C的振幅比B的振幅大D.A、B、C的振动周期相等答案CD解析由题意，A做自由振动，振动周期就等于其固有周期，而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等，故A错误，D正确；由于C、A的摆长相等，则C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比B的大，故C正确，B错误.9.(2018延庆高二检测)如图8所示，轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，现将A、B间的细线烧断，使A在竖直平面内振动，则(弹簧始终在弹性限度内)()图8A.最大回复力为500N，振幅为5cmB.最大回复力为200N，振幅为2cmC.只减小A的质量，振动的振幅不变，周期变小D.只减小B的质量，振动的振幅变小，周期不变答案BD解析由题意知，轻质弹簧下只挂物体A，使弹簧伸长3cm时，A的位置为A振动时的平衡位置，再挂上重为200N的物体B时，弹簧又伸长了2cm，此时连接A、B的细线张力大小为200N，把该细线烧断瞬间，A的速度为零，具有向上的最大加速度，此时受到的回复力最大，为200N，距平衡位置的位移最大，为2cm，故A错误，B正确；只减小A的质量，振动的幅度不变，而周期与振幅无关，所以周期不变，故C错误；只减小B的质量，振动的幅度变小，而周期与振幅无关，所以周期不变，故D正确.10.图9为甲、乙两单摆的振动图象，则()图9A.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21B.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41C.若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙41D.若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙14答案BD解析由题图可知T甲T乙21，根据公式T2，若两单摆在同一地点，则两单摆摆长之比为l甲l乙T甲2T乙241，故A错误，B正确；若两单摆摆长相等，则所在星球的重力加速度之比为g甲g乙T乙2T甲214，故C错误，D正确.11.(2018广州高二检测)如图10所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图象，从图象可知()图10A.两摆球质量相等B.两单摆的摆长相等C.两单摆相位相差D.在相同的时间内，两摆球通过的路程总有s甲2s乙答案BC解析由题图知T甲T乙，则摆长相等，B正确；而单摆周期与质量无关，A错误；A甲2A乙，x甲2sin (t) cm，x乙sintcm，两单摆相位相差，C正确；由于两个摆的初相位不同，所以只有从平衡位置或最大位移处开始计时，而且末位置也是在平衡位置或最大位移处的特殊情况下，经过相同的时间，两摆球通过的路程才一定满足s甲2s乙，D错误.12.一弹簧振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点.t0时振子的位移x0.1m；ts时x0.1m；t4s时x0.1m.该振子的振幅和周期可能为()A.0.1m，sB.0.1m，8sC.0.2m，sD.0.2m，8s答案ACD解析若振幅A0.1m，Ts，则s为半个周期，从0.1m处运动到0.1m处，符合运动实际，4sss为一个周期，正好返回0.1m处，所以A对；若A0.1m，T8s，s，不可能由负的最大位移处运动到正的最大位移处，所以B错；若A0.2m，Ts，则s，振子可以由0.1m处运动到对称位置，4sssT，振子可以由0.1m处返回0.1m处，所以C对；若A0.2m，T8s，则s2，而sin，即时间内，振子可以从平衡位置运动到0.1m处，再经s又恰好能由0.1m处运动到0.2m处后，再返回0.1m处，所以D对.二、实验题(本题共2小题，共18分)13.(8分)用单摆测重力加速度的实验装置如图11所示.图11(1)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理.组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms2)9.749.73请计算出第3组实验中的T_s，g_m/s2.(2)用多组实验数据作出T2L图象，也可求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2L图线的示意图如图12中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值，则相对于图线b，下列分析正确的是_(填选项前的字母).图12A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值答案(1)2.01(2分)9.76(3分)(2)B(3分)解析(1)由T得Ts2.01s.由g得g9.76m/s2(2)写出T2与L的表达式，T2L，T2L图象的斜率为，图象应过原点，图线b为正确实验图线.图线a中斜率与b相同，说明g相同，而L为零时T0，说明L记录偏小，应该是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L，把悬线长度当成了摆长，忘记加小球的半径，A错误.图线c斜率较小，得出的g偏大，C错误.由g可知，若g偏大，则T2偏小，图线c可能是记录单摆全振动次数的时候多记录了次数，B正确.14.(10分)(2018金华市十校高二上学期期末联考)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.(1)下列关于单摆实验的操作，正确的是_.A.摆球运动过程中摆角应大于30B.摆球到达平衡位置时开始计时C.摆球应选用泡沫小球D.保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)正确组装单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量出从悬点到摆球最低端的长度L0.9990m，再用游标卡尺测出摆球直径，结果如图13所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长l为_m.图13(3)实验中，测出不同摆长l对应的周期值T，作出T2l图象，如图14所示，已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，可求出g_.图14答案(1)BD(3分)(2)12.0(2分)0.9930(2分)(3)(x2x1)(3分)解析(1)摆球运动过程中摆角大于30时就不是简谐运动了，选项A错误；摆球到达平衡位置时，即摆球经过最低点时开始计时，选项B正确；摆球应选用质量大，体积较小的球，不能选泡沫球，选项C错误；应保证摆球在同一竖直平面内摆动，选项D正确.(2)该摆球的直径为12 mm0.1 mm012.0 mm，单摆摆长l为0.999 0 m6.0 mm0.993 0 m.(3)根据单摆的周期公式T2，即T2l有：y1x1；y2x2联立解得：g(x2x1).三、计算题(本题共3小题，共34分)15.(9分)一个摆长为2m的单摆，在地球上某地摆动时，测得完成100次全振动所用的时间为284s.(结果均保留三位有效数字)(1)求当地的重力加速度g；(2)若把该单摆拿到月球上去，已知月球上的重力加速度是1.60 m/s2，则该单摆振动周期是多少？答案(1)9.78m/s2(2)7.02s解析(1)周期Ts2.84s.(2分)由周期公式T2(2分)得gm/s29.78m/s2.(2分)(2)T223.14s7.02s.(3分)16.(12分)(2018吉林八校联考高二下学期期中)如图15所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.2s时，振子速度第一次变为v；在t0.5s时，振子速度第二次变为v.图15(1)若B、C之间的距离为25cm，求振子在4.0s内通过的路程.(2)若B、C之间的距离为25cm.从平衡位置开始计时，写出弹簧振子的位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象.答案见解析解析(1)根据弹簧振子简谐运动的对称性可得：T0.52s1.0s.(2分)若B、C之间距离为25cm，则振幅A25cm12.5cm(2分)振子4.0s内通过的路程s412.5cm200cm.(2分)(2)根据xAsint，A12.5cm，2rad/s(2分)得x12.5sin2t(cm).(2分)振动图象为：(2分)17.(13分)摆长为l的单摆在平衡位置O的左右做摆角小于5的简谐运动，当摆球经过平衡位置O(O在A点正上方)向右运动的同时，另一个以速度v在光滑水平面上匀速运动的小滑块，恰好经过A点向右运动，如图16