2024年新教材高中物理第2章機(jī)械振動(dòng)本章達(dá)標(biāo)檢測(cè)含解析魯科版選擇性必修第一冊(cè)

PAGEPAGE7第2章機(jī)械振動(dòng)本章達(dá)標(biāo)檢測(cè)(滿(mǎn)分:100分;時(shí)間:75分鐘)一、選擇題(共8小題,每小題7分,共56分)1.(2024福建福州高二月考)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為0.4cm,周期為0.5s,計(jì)時(shí)起先時(shí)具有正向最大加速度,則它的位移公式是 ()A.x=8×10-3sin4πt+B.x=4×10-3sin4πt-C.x=8×10-3sin2πt+D.x=4×10-3sin2πt-2.(2024四川綿陽(yáng)高二上期末)蜘蛛捕食是依靠昆蟲(chóng)落在絲網(wǎng)上引起的振動(dòng)精確推斷昆蟲(chóng)的方位。已知絲網(wǎng)固有頻率為f0,某昆蟲(chóng)掉落在絲網(wǎng)上掙扎時(shí)振動(dòng)頻率為f,則該昆蟲(chóng)落在絲網(wǎng)上時(shí) ()A.f增大,則絲網(wǎng)振幅增大B.f減小,則絲網(wǎng)振幅減小C.昆蟲(chóng)引起絲網(wǎng)振動(dòng)的頻率為f0D.絲網(wǎng)和昆蟲(chóng)掙扎振動(dòng)周期相同3.(2024山東淄博高二期末)如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在M、N兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振子的位移x隨時(shí)間t的變更圖像如圖乙所示。下列推斷正確的是 ()甲乙A.0.4s時(shí)振子的加速度為零B.0.8s時(shí)振子的速度最大C.0.4s和1.2s時(shí)振子的加速度相同D.0.8s和1.6s時(shí)振子的速度相同4.(2024江蘇淮安淮陰中學(xué)月考)如圖甲所示,一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),以豎直向上為正方向,彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則彈簧振子 ()A.頻率為2.0HzB.振幅為0.4mC.0~0.5s內(nèi),動(dòng)能漸漸減小D.t=0.5s與t=1.5s時(shí),振子的位移相同5.(2024上海浦東新區(qū)高三一模)甲、乙兩單擺的振動(dòng)圖像如圖所示,由圖像可知 ()A.甲、乙兩單擺的周期之比是3∶2B.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比是2∶3C.tb時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺球速度相同D.ta時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺角不相等6.(2024四川三臺(tái)中學(xué)高二上期末)如圖所示為兩個(gè)單擺做受迫振動(dòng)的共振曲線(xiàn),則下列說(shuō)法正確的是 ()A.兩個(gè)單擺的固有周期之比為T(mén)Ⅰ∶TⅡ=5∶2B.若兩個(gè)受迫振動(dòng)在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則兩單擺擺長(zhǎng)之比為L(zhǎng)Ⅰ∶LⅡ=4∶25C.圖線(xiàn)Ⅱ?qū)?yīng)的單擺若是在地面上振動(dòng),則該擺擺長(zhǎng)約為2mD.若兩個(gè)受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長(zhǎng)相等,則圖線(xiàn)Ⅱ是月球上的單擺的共振曲線(xiàn)7.(2024安徽阜陽(yáng)三中高二下其次次調(diào)研)“單擺”是一種志向化模型,如圖所示,長(zhǎng)為l的輕繩下端拴著一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球,上端固定在傾角為θ的光滑斜面上,這個(gè)裝置也可以等效為“單擺”。當(dāng)擺球在斜面所在的平面內(nèi)做小擺角振動(dòng)時(shí),其周期為 ()A.T=2πl(wèi)gB.T=2πC.T=2πl(wèi)gsinθ8.(2024全國(guó)高三課時(shí)練習(xí))如圖所示,用彈性小球做成的四個(gè)單擺,當(dāng)擺線(xiàn)豎直時(shí),小球依次相互接觸,且在同一水平線(xiàn)上,小球質(zhì)量均為m,擺長(zhǎng)由A到D漸漸增大,D的擺長(zhǎng)是A擺長(zhǎng)的2倍,A擺的振動(dòng)周期為T(mén)?，F(xiàn)將A擺球拉離平衡位置一小角度,松手后,A擺球沿其他擺球的連線(xiàn)所在豎直面內(nèi)搖擺,則它們做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期 ()A.仍為T(mén)B.大約為1.5TC.大約為1.2TD.大約為2T二、非選擇題(共3小題,共44分)9.(14分)(2024湖北咸寧高二測(cè)試)試驗(yàn)小組做“用單擺測(cè)定重力加速度”的試驗(yàn)。(1)為測(cè)量單擺的搖擺周期,應(yīng)從擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)起先計(jì)時(shí);某次測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖中秒表所示,秒表讀數(shù)是。

(2)變更擺長(zhǎng)l,共測(cè)定了6組擺長(zhǎng)l和對(duì)應(yīng)的周期T。為了求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,3位同學(xué)提出了3種不同的處理方法:A.從測(cè)定的6組數(shù)據(jù)中隨意選取1組,用公式g=4π2lB.先分別求出6個(gè)l值的平均值和6個(gè)T值的平均值,再用公式g=4π2lC.先用6組l和T的值,依據(jù)公式g=4π2lT2求出6個(gè)對(duì)應(yīng)的g以上三種方法中,錯(cuò)誤的是,其余正確方法中,偶然誤差最大的是。(填入相應(yīng)的字母)

(3)某同學(xué)在測(cè)擺長(zhǎng)時(shí),只測(cè)量了懸點(diǎn)到球間擺線(xiàn)的長(zhǎng)度L,測(cè)得多組L和對(duì)應(yīng)的周期T,畫(huà)出如圖所示的L-T2圖線(xiàn),并在圖線(xiàn)上選取了A、B兩個(gè)點(diǎn),其坐標(biāo)如圖所示。據(jù)此可得計(jì)算重力加速度的表達(dá)式為g=。該同學(xué)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏加了小球半徑,而其他測(cè)量、計(jì)算均無(wú)誤,則用上述方法算得的g值和真實(shí)值相比是的(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。

10.(16分)(2024山東六校聯(lián)考高二上段考)一半徑為10cm的小球漂移在水面上時(shí)恰好有一半體積浸在水中,如圖所示?，F(xiàn)將小球向下按壓5cm后放手,忽視空氣阻力,小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),測(cè)得其振動(dòng)周期為0.4s,以豎直向上為正方向,某時(shí)刻起先計(jì)時(shí),其振動(dòng)圖像如圖乙所示,其中A為振幅,分析小球的運(yùn)動(dòng)。(1)寫(xiě)出小球位移函數(shù)表達(dá)式;(2)求小球在0~12s內(nèi)的路程和位移。11.(14分)(2024河北武邑中學(xué)高三上第三次調(diào)研)將一個(gè)力電傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變更的力。圖甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),現(xiàn)將質(zhì)量為m=0.05kg的小擺球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉至A點(diǎn),此時(shí)細(xì)線(xiàn)處于張緊狀態(tài),釋放擺球,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來(lái)回?fù)u擺,其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置,∠AOB=∠COB=θ;θ小于5°且是未知量。由計(jì)算機(jī)得到的細(xì)線(xiàn)對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變更的曲線(xiàn)如圖乙所示,且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)起先運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。試依據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中所給的信息求:(取g=10m/s2)(1)單擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng)。(2)擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案全解全析本章達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、選擇題1.Bt=0時(shí)刻振子具有正向最大加速度,說(shuō)明此時(shí)振子的位移是負(fù)向最大,則初相位φ0=-π2,圓頻率ω=2πT=2π0.5rad/s=4πrad/s,故位移公式為x=0.4sin4πt-π2cm=4×10-32.D昆蟲(chóng)落在絲網(wǎng)上時(shí),絲網(wǎng)做受迫振動(dòng),則絲網(wǎng)和昆蟲(chóng)掙扎振動(dòng)周期相同,因不知道f與f0的大小關(guān)系,則不能推斷絲網(wǎng)振幅的變更,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。3.B0.4s時(shí)振子處于正向最大位移處,加速度最大,故A錯(cuò)誤;0.8s時(shí)振子處于平衡位置,速度最大,加速度為零,故B正確;0.4s和1.2s時(shí)振子的加速度大小相等,方向不同,故C錯(cuò)誤;0.8s和1.6s時(shí)振子的速度大小相等,方向相反,故D錯(cuò)誤。4.C由振動(dòng)圖像可知,彈簧振子的振動(dòng)周期為2.0s,頻率為f=1T=0.5Hz,A錯(cuò)誤;振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離,由圖像可知,彈簧振子的振幅為0.2m,B錯(cuò)誤;在0~0.5s內(nèi),彈簧振子的位移漸漸增大,速度漸漸減小,動(dòng)能漸漸減小,C正確;由振動(dòng)圖像可知,t=0.5s與t=1.5s時(shí),振子的位移大小相等,方向相反,位移不相同,D錯(cuò)誤。故選C5.D由圖像可知,甲、乙兩單擺的周期之比是2∶3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)T=2πl(wèi)g,則l=g4π2T2,則甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比是4∶9,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因乙單擺擺長(zhǎng)大,振幅小,則擺球在最高點(diǎn)時(shí)離開(kāi)平衡位置的高度小,則到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度較小,即tb時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺球速度不相同,故C錯(cuò)誤;ta時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺球位移相等,但是由于兩單擺的擺長(zhǎng)不相等,則擺角不相等6.A若兩個(gè)受迫振動(dòng)均在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則重力加速度相等,因?yàn)閮蓚€(gè)單擺的固有頻率之比為2∶5,則兩者固有周期之比為5∶2,依據(jù)T=2πLg,知兩者擺長(zhǎng)之比為25∶4,故A正確,B錯(cuò)誤;題中圖線(xiàn)Ⅱ?qū)?yīng)的單擺固有頻率為0.5Hz,若是在地面上振動(dòng),依據(jù)f=12πg(shù)L,解得L≈1m,故C錯(cuò)誤;若兩個(gè)受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長(zhǎng)相等,因?yàn)閳D線(xiàn)Ⅰ對(duì)應(yīng)的單擺的固有頻率較小,則其固有周期較大,依據(jù)T=2πLg,知周期大的重力加速度小,則圖線(xiàn)Ⅰ是月球上的單擺的共振曲線(xiàn),圖線(xiàn)Ⅱ7.C在斜面上,依據(jù)牛頓其次定律可知,沿斜面對(duì)下的加速度為a=gsinθ,所以該“單擺”的“等效重力加速度”為g'=gsinθ,由單擺的周期公式可知該等效“單擺”的周期T=2πl(wèi)gsinθ,8.C四個(gè)擺球都是彈性小球,碰撞時(shí)兩球交換速度。D的擺長(zhǎng)是A擺長(zhǎng)的2倍,由單擺的周期公式T=2πLg知,D的周期是A周期的2倍,即2T,則四個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T'=T2+TD2=12+22T≈二、非選擇題9.答案(1)75.2s(3分)(2)B(3分)A(3分)(3)4π2(LB-LA解析(1)秒表的讀數(shù)t=60s+15.2s=75.2s。(2)為減小偶然誤差,應(yīng)將測(cè)得的6組周期T和擺長(zhǎng)l,分別代入g=4π2lT2求出6個(gè)對(duì)應(yīng)的g值,再算出6個(gè)值的平均值。題中所給的三種處理方法中,C(3)設(shè)小球直徑為d,結(jié)合單擺周期公式可得L=g4π2T那么圖中直線(xiàn)的斜率k=g所以g=4π2k又k=LB-LAT由上式可看出,測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏加小球半徑,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。10.答案(1)x=5sin5πt-5π6cm(2)600解析(1)由題可知T=0.4s,依據(jù)ω=2πT可得ω=5πrad/s(2分t=0時(shí)刻,x=-A2=Asinφ0 (2分解得φ0=7π故小球的振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ0)=5sin5πt+7π6cm=5sin5πt(2)12s相當(dāng)于30個(gè)周期,一個(gè)周期內(nèi)小球通過(guò)的路程是4A,故總路程s=600cm;