教科版高中物理选修3-4第一章测试题

教科版高中物理选修3-4第一章测试题考试时间：90分钟满分：100分注意事项：1.本试卷分选择题、填空题、实验题和计算题四个部分。2.答题前，考生务必将自己的姓名、班级填写清楚。3.请将答案写在答题卡的对应位置上，在本试卷上作答无效。---一、选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，第1-5题只有一项符合题目要求，第6-8题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1.关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是（）A.位移是指振动物体偏离平衡位置的距离B.位移是矢量，其方向总是指向平衡位置C.平衡位置就是物体振动范围的中心位置D.机械振动的位移是指相对于平衡位置的位移2.一个弹簧振子在水平方向做简谐运动，下列说法中正确的是（）A.振子在平衡位置时，速度最大，加速度最大B.振子在最大位移处，速度为零，加速度为零C.振子从平衡位置向最大位移处运动时，速度减小，加速度增大D.振子的加速度方向始终与速度方向相同3.如图所示为某简谐运动的振动图像，由图像可知（）（此处应有振动图像，为一标准正弦曲线，振幅A，周期T）A.该简谐运动的振幅为图像的最大值与最小值之差B.该简谐运动的周期为图像上相邻两个波峰（或波谷）之间的时间间隔C.在t=T/4时刻，振子的速度为零，加速度最大D.在t=T/2时刻，振子的位移为零，加速度最大4.单摆是一种理想化的物理模型，关于单摆的周期，下列说法正确的是（）A.单摆的周期与摆球的质量有关B.单摆的周期与摆长无关C.单摆在摆角很小的情况下，其周期公式才近似成立D.将单摆从地球移到月球上，其周期将变小（已知月球重力加速度小于地球）5.关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（）A.受迫振动的频率由振动物体本身的性质决定B.驱动力的频率越大，受迫振动的振幅就越大C.共振是受迫振动的一种特殊情况，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振D.军队过桥时要便步走，是为了避免桥梁发生共振而坍塌6.下列关于简谐运动的说法中，正确的是（）A.简谐运动是一种匀变速直线运动B.做简谐运动的物体，其速度和加速度的方向总是相反的C.做简谐运动的物体，其回复力的大小与偏离平衡位置的位移大小成正比D.简谐运动的图像是一条正弦（或余弦）曲线7.一个弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，O为平衡位置，A、B为最大位移处。则下列说法正确的是（）A.振子从O向A运动的过程中，动能减小，势能增大B.振子在O点时，动能最大，势能最小C.振子在A点时，动能为零，势能最大D.振子在振动过程中，机械能守恒8.关于阻尼振动，下列说法中正确的是（）A.阻尼振动是指振幅逐渐减小的振动B.阻尼振动的周期也逐渐减小C.阻尼振动的频率会随着振幅的减小而减小D.实际的振动不可能是无阻尼的简谐振动---二、填空题（本题共4小题，每空3分，共24分）9.一物体做简谐运动，其振动方程为x=5sin(πt+π/3)cm。则该简谐运动的振幅是______cm，周期是______s，初相位是______。10.某单摆的摆长为L，在重力加速度为g的地方，其周期T=______。若将此单摆的摆长增加为原来的4倍，其周期将变为原来的______倍。11.如图所示为某质点做简谐运动的振动图像。由图可知，该质点在t=1s时的位移为______cm，在t=2s时的速度方向为______（填“沿正方向”或“沿负方向”），加速度大小在______s时刻达到最大。（此处应有振动图像，例如：t=0时在平衡位置，t=1s时达到正向最大位移，t=2s时回到平衡位置，t=3s时达到负向最大位移，t=4s时回到平衡位置）12.做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量有______（填序号：①位移②速度③加速度④回复力⑤动能）。---三、实验题（本题共1小题，共15分）13.（15分）某同学利用单摆测定当地的重力加速度。（1）（3分）实验中需要测量的物理量有：摆长L和______。（2）（4分）他用毫米刻度尺测量摆线长时，读数为98.20cm，用游标卡尺测量摆球直径如图所示，则摆球直径为______cm，单摆的摆长L=______cm。（此处应有游标卡尺读数示意图，例如：主尺1.2cm，游标尺第5条刻度线对齐，精度0.02mm）（3）（4分）他测量单摆周期时，用秒表记录了单摆完成50次全振动的时间为99.8s，则单摆的周期T=______s（结果保留三位有效数字）。（4）（4分）根据单摆周期公式T=2π√(L/g)，可得重力加速度g=______（用T和L表示）。代入数据后，若计算得到的g值比当地的真实值偏小，可能的原因是______（写出一种即可）。---四、计算题（本题共2小题，共29分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）14.（14分）一个弹簧振子，质量为0.5kg，弹簧的劲度系数为50N/m。将振子从平衡位置向右拉离5cm后由静止释放，不计摩擦。求：（1）振子的振幅、周期和频率；（2）振子振动的最大加速度；（3）振子经过平衡位置时的速度大小。15.（15分）如图所示，一个单摆的摆长L=1.0m，摆球质量m=0.2kg。将摆球拉至与竖直方向成θ=6°角的位置由静止释放，不计空气阻力，重力加速度g取9.8m/s²，sin6°≈0.1045，cos6°≈0.9945。求：（此处应有单摆示意图，摆球拉至一侧，与竖直方向成θ角）（1）单摆的周期；（2）摆球摆到最低点时的速度大小；（3）摆球在最低点时对摆线的拉力大小。---参考答案与解析一、选择题1.D解析：机械振动的位移是指相对于平衡位置的位移，是矢量，其方向是从平衡位置指向振子所在位置，A、B错误，D正确；平衡位置是回复力为零的位置，不一定是振动范围的中心位置，C错误。2.C解析：弹簧振子在平衡位置时，速度最大，加速度为零，A错误；在最大位移处，速度为零，加速度最大，B错误；从平衡位置向最大位移处运动时，速度减小，加速度增大，C正确；振子的加速度方向总是指向平衡位置，与速度方向有时相同有时相反，D错误。3.B解析：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，为图像最大值的绝对值，A错误；周期是完成一次全振动的时间，即相邻两个波峰（或波谷）之间的时间间隔，B正确；t=T/4时刻，振子在最大位移处，速度为零，加速度最大，C错误；t=T/2时刻，振子回到平衡位置，位移为零，加速度为零，D错误。4.C解析：单摆周期公式为T=2π√(L/g)，与摆球质量无关，与摆长和重力加速度有关，A、B错误；单摆做简谐运动的条件是摆角很小（一般小于5°），此时周期公式才近似成立，C正确；月球重力加速度小于地球，将单摆移到月球上，周期将变大，D错误。5.CD解析：受迫振动的频率由驱动力的频率决定，A错误；当驱动力频率等于物体固有频率时，振幅最大，发生共振，B错误，C正确；军队过桥便步走是为了避免步伐频率与桥梁固有频率接近而发生共振，D正确。6.CD解析：简谐运动的加速度随位移变化，不是匀变速运动，A错误；当振子向平衡位置运动时，速度与加速度方向相同，B错误；简谐运动的回复力F=-kx，C正确；简谐运动的图像是正弦或余弦曲线，D正确。7.ABCD解析：振子从O向A运动，速度减小，动能减小，弹性势能增大，A正确；O点是平衡位置，速度最大，动能最大，势能最小，B正确；A点是最大位移处，速度为零，动能为零，势能最大，C正确；光滑水平面，无摩擦，机械能守恒，D正确。8.AD解析：阻尼振动由于克服阻力做功，振幅逐渐减小，A正确；阻尼振动的周期主要由系统本身性质决定，振幅减小时周期变化很小，通常认为周期不变，频率也不变，B、C错误；实际振动都存在阻力，都是阻尼振动，D正确。二、填空题9.5；2；π/3解析：由振动方程x=Asin(ωt+φ)可知，A=5cm，ω=πrad/s，周期T=2π/ω=2s，初相位φ=π/3。10.2π√(L/g)；2解析：单摆周期公式T=2π√(L/g)。摆长变为4L时，T'=2π√(4L/g)=2×2π√(L/g)=2T。11.5（或正向最大）；沿负方向；1和3解析：由图像可知，t=1s时位移最大为5cm；t=2s时，振子从正向最大位移回到平衡位置后，将向负方向运动，故速度方向沿负方向；加速度与位移成正比，位移最大时加速度最大，即在t=1s和t=3s时刻。12.①③④⑤解析：经过同一位置时，位移相同，回复力F=-kx相同，加速度a=F/m相同，速度大小相同则动能相同，但速度方向可能不同。三、实验题13.（1）周期T（2）1.240（根据游标卡尺示意图读数，示例中主尺1.2cm即12mm，游标尺精度0.02mm，第5条对齐，则0.02mm×5=0.10mm，总直径12mm+0.10mm=12.10mm=1.210cm，此处为示例，具体以实际图标为准）；摆长L=摆线长+摆球半径=98.20cm+(1.210cm)/2≈98.20cm+0.605cm=98.805cm（保留三位或四位有效数字均可，根据题目要求）（3）T=99.8s/50=1.996s≈2.00s（4）g=4π²L/T²；可能原因：测量摆长时漏加了摆球半径（或测量周期时误将n-1次全振动记为n次，或摆线有伸缩等，合理即可）四、计算题14.解：（1）振幅A=5cm=0.05m周期T=2π√(m/k)=2π√(0.5/50)=2π√(0.01)=2π×0.1=0.2πs≈0.628s频率f=1/T=1/(0.2π)=5/πHz≈1.59Hz（2）最大加速度a_max=F_max/m=kA/m=50×0.05/0.5=5m/s²（3）由机械能守恒，(1/2)mv²=(1/2)kA²得v=A√(k/m)=0.05×√(50/0.5)=0.05×√100=0.05×10=0.5m/s15.解：（1）单摆周期T=2π√(L/g)=2π√(1.0/9.8)≈2×3.14×√0.102≈6.28×0.32≈2.01s（2）摆球从释放到最低点，由机械能守