高中物理 机械运动单元质量评估(一)鲁科版选修34(1).doc

2014-2015学年高中物理 机械运动单元质量评估(一)鲁科版选修3-4 (90分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。每小题至少一个答案正确)1.做简谐运动的质点,先后经过同一点时,下列物理量哪些可能是不同的()a.速度b.加速度c.相对平衡位置的位移d.动能2.如图所示,弹簧振子的小球在b、c之间做简谐运动,o为bc间的中点,b、c间的距离为10cm,则下列说法正确的是()a.小球的最大位移是10 cmb.只有在b、c两点时,小球的振幅是5cm,在o点时,小球的振幅是0c.无论小球在任何位置,它的振幅都是5 cmd.从任意时刻起,一个周期内小球经过的路程都是10 cm3.(2013泉州高二检测)若物体做简谐运动,则下列说法中正确的是()a.若位移为负值,则速度一定为负值,加速度也一定为负值b.物体通过平衡位置时,所受合力为零,回复力为零,处于平衡状态c.物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同d.物体的位移增大时,动能增加,势能减少4.如图所示,单摆摆球的质量为m,做简谐运动的周期为t,摆球从最大位移a处由静止释放,摆球运动到最低点b时的速度大小为v,不计空气阻力,则()a.摆球从a运动到b的过程中,重力做的功为12mv2b.摆球从a运动到b的过程中,重力做功的平均功率为2mv2tc.摆球运动到b时重力的瞬时功率为0d.摆球运动到b时重力的瞬时功率为mgv5.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=asin4t,则质点()a.第1 s末与第3 s末的位移相同b.第1 s末与第3 s末的速度相同c.3 s末至5 s末的位移方向相同d.3 s末至5 s末的速度方向相同6.一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列叙述正确的是()a.质点振动频率为4hzb.在前10s内质点经过的路程是20cmc.在5s末,质点速度为零,加速度最大d.t=1.5s和t=4.5s两时刻质点的速度相同,加速度相同7.(2013泉州高二检测)弹簧的劲度系数为20n/cm的水平弹簧振子,它的振动图像如图所示,在图中a点对应的时刻()a.振子所受的回复力大小为0.5 n,方向指向负方向b.振子的速度方向指向正方向c.a点对应的时刻为3.75sd.加速度正在变小8.如图所示,五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上,a是摆球质量较大的摆,让它摆动后带动其他摆运动。下列结论正确的是()a.其他各摆的振动周期与a摆的相同b.其他各摆的振幅都相等c.其他各摆的振幅不同,d摆的振幅最大d.其他各摆的振动周期不同,d摆周期最大9.如图所示的装置中,在曲轴ab上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手c,让其上下振动,周期为t1,若使把手以周期t2(t2t1)匀速转动,当运动都稳定后,则()a.弹簧振子的振动周期为t1b.弹簧振子的振动周期为t2c.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速减小d.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速增大10.弹簧振子做简谐运动,t1时刻速度为v,t2时刻速度也为v,且方向相同。已知(t2-t1)小于周期t,则(t2-t1)(v0)()a.可能大于t4b.可能小于t4c.一定小于t2d.可能等于t2二、实验题(本大题共2小题,共20分)11.(10分)(2011福建高考)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中:(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为cm。(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是。(填选项前的字母)a.把单摆从平衡位置拉开30的摆角,并在释放摆球的同时开始计时b.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为t100c.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大d.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小12.(10分)(2013安徽高考)根据单摆周期公式t=2,可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图乙所示,读数为mm。(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有。a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔t即为单摆周期te.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期t=t50三、计算题(本大题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(10分)(2013嘉兴高二检测)弹簧振子以o点为平衡位置在b、c间做简谐运动,b、c相距20cm,某时刻振子处在b点,经0.5s振子首次达到c点。求:(1)振动的周期和频率;(2)振子在5s内通过的路程及这时位移的大小。14.(10分)(2013福州高二检测)如图所示,摆长为l的单摆竖直悬挂后摆球在最低点o距离地面高度为h,现将摆球拉至a点无初速度释放,摆角为(t1,故欲使振幅增大,应使t2减小,即转速应增大,c错,d对。【变式备选】(2013太原高二检测)a、b两个弹簧振子,a的固有频率为2f,b的固有频率为6f,若它们都在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动,则()a.振子a的振幅较大,振动频率为2fb.振子b的振幅较大,振动频率为6fc.振子a的振幅较大,振动频率为5fd.振子b的振幅较大,振动频率为5f【解析】选d。受迫振动的频率都等于驱动力的频率,故振子a、b的振动频率都为5f,越接近驱动力的频率,振幅越大,故选d。10.【解析】选a、b。如图所示,弹簧振子在a、a间做简谐运动,o为平衡位置,c、c分别是oa和oa间的关于o点对称的两位置。根据对称性,c、c两位置速度大小一定相等,设为v。若c对应t1时刻,c对应t2时刻,在coc的过程中,速度均向右,满足0t2-t1t2。可以看出,c、c可无限靠近o,也可分别无限靠近a、a,即t2-t1可小于t4,也可大于t4,故a、b正确。若c对应t1时刻,c对应t2时刻,从cacocac的过程中,c、c的速度满足条件。由图可知t2t2-t1t,所以c、d不正确。11.【解析】(1)游标卡尺读数=主尺+游标=0.9cm+70.01 cm=0.97 cm(2)要使摆球做简谐运动,摆角应小于5,应选择密度较大的摆球,阻力的影响较小,测得的重力加速度误差较小,a、d错;摆球通过最低点100次,完成50次全振动,周期是t50,b错;摆长应是l+d2,若用悬线的长度加摆球的直径,则测出的重力加速度值偏大。答案:(1)0.97(2)c12.【解析】(1)(18+60.1)mm=18.6 mm(2)摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些,摆球尽量选择质量大些、体积小些的,都是为了更加符合单摆的构成条件,故a、b是正确的;摆线相距平衡位置的角度,以不大于5为宜,故c是错误的;拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期t=t50,故d错,e对。答案:(1)18.6(2)a、b、e13.【解析】(1)设振幅为a,则2a=20cm,a=10cm。设周期为t,则t2=0.5s,t=1s,f=1hz。(4分)(2)振子在1t内通过的路程为4a,故在t=5s=5t内通过的路程s=54a=20a=2010cm=200 cm=2 m。(3分)5s末振子处在b点,所以它相对平衡位置的位移大小为10cm。(3分)答案:(1)1s1 hz(2)2 m10 cm14.【解析】单摆的周期t=2lg(3分)摆线断裂后,由h=12gt2得,下落时间t=2hg(3分)t总=t+t4=2hg+2lg(4分)答案:2hg+2lg15.【解析】设地面处重力加速度为g,地球质量为m,地球的密度为,根据重力等于万有引力,有mg=gmmr2 (2分)把地球看作球体,地球质量m=43r3 (1分)设摆长为l的单摆在地面处的周期t=2(1分)设矿井底部的重力加速度为g,质量为m的物体在距地面深为d的矿井底的重力等于万有引力,有:mg=gmm(r-d)2 (2分)式中球核的质量m=43(r-d)3 (1分)该单摆在矿井底的周期t=2 (1分)由题意:t=kt (1分)联立以上各式得:d=r(1-k2) (1分)答案:r(1-k2)16.【解题指南】解答本题应把握以下几点:(1)根据图乙,结合图甲求解简谐运动的周期。(2)小滑块的运动可看作单摆运动,利用周期公式求半径。(3)正确受力分析,结合机械能守恒定律求质量。【解析】由