版物理新素养导学同步人教选修34章末综合测评1.docx
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版物理新素养导学同步人教选修34章末综合测评1
章末综合测评
(一)
(时间:
90分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的5个选项中,有3项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
1.做简谐运动的物体经过平衡位置时( )
A.速度为零 B.回复力为零
C.加速度为零D.位移为零
E.动能最大
BDE [简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置,而物体在平衡位置时加速度不一定为零.例如,单摆在平衡位置时存在向心加速度.简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大,位移为零.]
2.一个水平弹簧振子的振动周期是0.025s,当振子从平衡位置向右运动,经过0.17s时,振子运动情况是( )
A.正在向右做减速运动
B.正在向右做加速运动
C.位移正在减小
D.正在向左做加速运动
E.势能正在减小
BCE [
=
=6
,
T在
T~T之间,故0.17s时振子从最大位移处正向右加速接近平衡位置.]
3.一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图线为正弦曲线,如图所示,下列说法正确的是( )
A.在t从0到2s时间内,弹簧振子做减速运动
B.在t1=3s和t2=5s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反
C.在t1=5s和t2=7s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同
D.在t从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子所受回复力做功功率最小
E.在t从0到4s时间内,回复力的功率先增大后减小
ACD [由于F=-kx,由Ft图象知,在0到2s时间内,弹簧振子位移变大,离开平衡位置做减速运动,A对;在t1=3s和t2=5s时,图象斜率相同,说明速度大小相等,方向相同,B错;t1=5s和t2=7s时位移大小、方向都相同,C对;在0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子回复力最大,在端点位置,速度为零,功率最小,D对E错.]
4.如图所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图象,由图可知,下列说法中正确的是( )
A.振动周期为5s
B.振幅为8cm
C.第2s末振子的速度为零,加速度为正向的最大值
D.第3s末振子的速度为正向的最大值
E.从第1s末到第2s末振子在做加速运动
BCD [根据图象,周期T=4s,振幅A=8cm,A错误,B正确;第2s末振子到达负的最大位移处,速度为零,加速度为正向的最大值,C正确;第3s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且向正方向运动,D正确;从第1s末到第2s末振子经过平衡位置向下运动,速度逐渐减小,做减速运动,E错误.]
5.如图所示,一个弹簧振子在A、B间做简谐运动,O点是平衡位置,以某时刻作为计时零点(t=0),过
周期,振子具有正方向的最大速度.那么下面五个图象中哪个能够正确反映振子的振动情况( )
A B C D E
ABD [t=
T时,振子具有正向的最大速度,则t=0时,振子应处于负向最大位移处,此时,回复力和加速度正向最大.故选项C、E错,A、B、D对.]
6.一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系如图所示,由图可知( )
A.频率是2Hz
B.振幅是5cm
C.t=1.7s时的加速度为正,速度为负
D.t=0.5s时,质点所受合外力为零
E.t=0.5时回复力的功率为零
BCE [由简谐运动的图象可判断出振子的周期为2s,则频率f=
=0.5Hz;该质点的振幅为5cm;1.7s时位移为负值,则加速度为正,根据图象走向可判断速度为负;0.5s时,振动质点位于平衡位置,回复力为零,但合外力不一定为零(如单摆在平衡位置时合外力指向圆心).]
7.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(T2>T1)匀速转动,当运动都稳定后,则( )
A.弹簧振子的振动周期为T1
B.弹簧振子的振动周期为T2
C.弹簧振子的振动频率为
D.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速减小
E.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速增大
BCE [弹簧振子在把手作用下做受迫振动,因此振动周期为T2,A错,B、C对;由于T2>T1,故欲使振幅增大,应使T2减小,即转速应增大,D错,E对.]
8.如图所示,用绝缘细线悬挂的单摆,摆球带正电,悬挂于O点,摆长为l,当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场,磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里,A、B点分别是最大位移处.下列说法中正确的是( )
A.A点和B点处于同一水平面
B.A点高于B点
C.摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等
D.单摆的振动周期仍为T=2π
E.单摆向右或向左摆过D点时,线上的拉力大小相等ACD [摆球运动过程中机械能守恒,所以A、B在同一高度.选项A正确,B错误;球在B点不受洛伦兹力,与球在A点时受拉力大小相等,选项C正确;球在磁场中运动时虽然受洛伦兹力,但洛伦兹力总与速度方向垂直,不能提供回复力,所以不改变振动的周期,选项D正确;单摆向右或向左摆过D点时,速度大小相等,但洛伦兹力的方向相反,所以线上的拉力不相等,选项E错误.]
9.如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m.t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=10m/s2.以下判断正确的是( )
A.h=1.7m
B.简谐运动的周期是0.8s
C.0.6s内物块运动的路程是0.2m
D.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
E.0.6s内物块的位移为-0.1m
ABE [由物块简谐运动的表达式
y=0.1sin(2.5πt)m知,ω=2.5π,T=
=
s=0.8s,选项B正确;t=0.6s时,y=-0.1m,对小球:
h+|y|=
gt2,解得h=1.7m,选项A、E正确;物块0.6s内路程为0.3m,t=0.4s时,物块经过平衡位置向下运动,与小球运动方向相同.故选项C、D错误.]
10.甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则可知( )
A.甲速度为零时,乙速度最大
B.甲加速度最小时,乙速度最小
C.任一时刻两个振子受到的回复力都不相同
D.两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2
E.两个振子的振幅之比为A甲∶A乙=2∶1
ADE [根据题图所示的甲、乙两弹簧振子的振动图象可知,甲速度为零时,乙刚好运动到平衡位置,速度最大,选项A正确;甲位于平衡位置时加速度最小,此时乙也位于平衡位置处,则速度最大,选项B错误;t=1.0s时,两弹簧振子的回复力都为零,选项C错误;两个振子的振幅之比为A甲:
A乙=10∶5=2∶1,两个振子的振动周期之比T甲∶T乙=2.0∶1.0=2∶1,由周期与频率成反比可知两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=T乙∶T甲=1∶2,选项D、E正确.]
二、非选择题(共7小题,共50分,按题目要求作答)
11.(6分)某同学在进行研究弹簧振子的周期和小球质量的关系的实验时,利用如图甲所示装置进行了如下实验:
让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆,在弹簧振子的小球上安装一支笔,下面放一条纸带.当小球振动时,垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带,加速度大小为a,这时笔在纸带上画出如图乙所示的一条曲线,请根据图乙中所测得的长度s1、s2,写出计算弹簧振子的周期的表达式:
T=________.
[详细分析] 由于纸带做匀加速直线运动,且运动s1和s2所用时间均等于弹簧振子的振动周期T,由匀加速直线运动规律知s2-s1=aT2,所以T=
.
[答案]
12.(6分)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期.以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
[详细分析] ①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值.(或在单摆振动稳定后开始计时)
[答案] 见解+析
13.(8分)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
C.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
[详细分析]
(1)游标卡尺读数为0.9cm+8×0.1mm=0.98cm.
(2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过5°,并从平衡位置计时,故A错误;若第一次过平衡位置计为“0”,则周期T=
,若第一次过平衡位置计为“1”,则周期T=
,B错误;由T=2π
得g=
,其中l为摆长,即悬线长加摆球半径,若为悬线长加摆球直径,由公式知g偏大,故C正确;为了能够将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差,应选密度较大、体积较小的摆球,故D错误.
[答案]
(1)0.98
(2)C
14.(8分)某同学利用单摆测量重力加速度.
(1)为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是________.
A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大
(2)如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆.实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆的周期T2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL.用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=________.
[详细分析]
(1)组装单摆时,悬线应选用不易伸长的细线;摆球选择体积小、密度大的摆球;单摆摆动时在同一竖直面内摆动;摆的振幅尽量小一些.选项B、C正确.
(2)设单摆的周期为T1时摆长为L1,周期为T2时摆长为L2
则T1=2π
①
T2=2π
②
且L1-L2=ΔL③
联立①②③式得g=
.
[答案]
(1)BC
(2)
15.(6分)一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有一记录笔.在竖直面内放置有一记录纸.当振子上下振动时,以速率v水平向左匀速拉动记录纸,记录笔在纸上留下如图所示的图象,y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标.由此图求振动的周期和振幅.
[详细分析] 设振动的周期为T,由题意可得:
在振子振动的一个周期内,纸带发生的位移大小为2x0,故T=
.设振动的振幅为A,则有:
2A=y1-y2,
故A=
.
[答案]
16.(8分)如图所示,轻弹簧的下端系着A、B两球,mA=100g,mB=500g,系统静止时弹簧伸长x=15cm,未超出弹性限度.若剪断A、B间绳,则A在竖直方向做简谐运动,求:
(1)A的振幅为多大.
(2)A的最大加速度为多大.(g取10m/s2)
[详细分析]
(1)设只挂A时弹簧伸长量x1=
.由(mA+mB)g=kx,得k=
,即x1=
x=2.5cm.振幅A=x-x1=12.5cm.
(2)剪断细绳瞬间,A受最大弹力,合力最大,加速度最大.F=(mA+mB)g-mAg=mBg=mAam,am=
=5g=50m/s2.
[答案]
(1)12.5cm
(2)50m/s2
17.(8分)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θ(θ<5°).当摆球运动到最低点O时,摆线突然断裂.不计空气阻力,重力加速度为g,求摆球从A点开始运动到落地经历的时间.
[详细分析] 单摆的周期T=2π
摆线断裂后,由h=
gt2得:
下落时间t=
t总=t+
=
+
[答案]
+
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- 物理 素养 同步 选修 34 综合 测评