沈阳市郊联体学年度高二下学期期中物理试题及答案.docx
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沈阳市郊联体学年度高二下学期期中物理试题及答案
辽宁省沈阳市郊联体高二下学期期中物理试卷
一、单项选择题(本题共10小题。
每小题4分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)
1.弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时( )
A.速度值最大B.回复力的值最大
C.加速度值最大D.位移最大
2.一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm,频率是2.5Hz.该质点从平衡位置开始经过0.5s后,位移的大小和所通过的路程分别为( )
A.4cm,10cmB.4cm,20cmC.0,24cmD.100cm,100cm
3.某质点作简谐振动,从质点经过某一位置时开始计时( )
A.当质点再次经过此位置时,所经历的时间是一个周期
B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时,所经历的时间是一个周期
C.当质点的加速度与零时刻的加速度再次相同时,所经历的时间是一个周期
D.以上三种说法均不正确
4.单摆振动的回复力是( )
A.摆球所受的重力
B.摆球重力在垂直悬线方向上的分力
C.悬线对摆球的拉力
D.摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力
5.一简谐振动的单摆的回复力由大变小时,下面物理量中由大变小的是( )
A.摆球的速度B.摆线的张力
C.摆球的重力势能D.摆球的机械能
6.A、B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为4f,若它们均在频率为3f的策动力作用下作受迫振动,则( )
A.振子A的振幅较大,振动频率为f
B.振子B的振幅较大,振动频率为3f
C.振子A的振幅较大,振动频率为3f
D.振子B的振幅较大,振动频率为4f
7.如图为同一单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法中错误的是( )
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则两次单摆的摆长之比L1:
L2=25:
4
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1m
D.若摆长均为1m,则图线Ⅰ是在地球上完成的
8.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.质点运动频率是4Hz
B.在10s要内质点经过的路程是20cm
C.第4s末质点的速度是零
D.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
9.如图所示,在质量为M的支架上用一轻质弹簧挂有质量均为m(M≥m)的A、B两物体,支架放在水平地面上,开始各物体都静止,突然剪断A、B间的连线,此后A做简谐运动.当运动到最高点时,支架对地面的压力为( )
A.MgB.(M﹣m)gC.(M+m)gD.(M+2m)g
10.有一摆长为L的单摆,悬点正下方某处有一小钉,当摆球经过平衡位置向左摆动时,摆线的上部将被小钉挡住,使摆长发生变化,现使摆球做小幅度摆动,摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片,如图所示,(悬点和小钉未被摄入),P为摆动中的最低点.已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,由此可知,小钉与悬点的距离为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
二、多项选择题(本题共4小题.每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.)
11.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=Asin
t,则质点在( )
A.第1s末与第3s末的位移相同B.第1s末与第3s末的速度相同
C.第3s末至第5s末的位移相同D.第3s末至第5s末的速度相同
12.如图所示演示装置,一根张紧的水平绳上挂着5个单摆,其中A、D摆长相同,先使A摆摆动,其余各摆也摆动起来,可以发现( )
A.各摆摆动的周期均与A摆相同
B.B摆振动的周期最短
C.C摆振动的周期最长
D.E摆的振幅最大
13.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6m,列车固有振动周期为0.315s.下列说法正确的是( )
A.列车的危险速率为20m/s
B.列车过桥需要减速,是为了防止列车发生共振现象
C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行
14.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时,下列说法中正确的是( )
A.振子在振动过程中,速度相同时,弹簧的长度一定相等,弹性势能相同
B.振子从最低点向平衡位置运动过程中,弹簧弹力始终做负功
C.振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D.振子在运动过程中,系统的机械能守恒
三、填空题(本题共2小题,共15分.把答案填写在答题纸对应题目的横线上.)
15.如图甲所示为一弹簧振子的振动图象,规定向右的方向为正方向,试根据图象分析以下问题:
(1)如图乙所示的振子振动的起始位置是 ,从初始位置开始,振子向 (填“右”或“左”)运动.
在乙图中,找出图象中的O、A、B、C、D各对应振动过程中的位置,即O对应 ,A对应 ,B对应 ,C对应 ,D对应 .
(3)在t=2s时,振子的速度的方向与t=0时速度的方向 .
(4)质点在前4s内的位移等于 .
16.
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中,下列措施中可以提高实验精度的是 .
A.选细线做为摆线
B.单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内
C.拴好摆球后,令其自然下垂时测量线长为摆长
D.计时起止时刻,选在最大摆角处
如果测得的g值偏小,可能的原因是 .
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表过迟按下
D.实验中误将49次全振动记为50次
(3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据,再以l为横坐标,T2为纵坐标,将所得数据连成直线如图所示,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g= (用k表示)
四、解答题(本题共2个小题,共25分.解答应写出必要的文字说明、方程和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)
17.弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度V向B点运动;在t=0.20s时,振子速度第一次变为﹣V;在t=0.50s时,振子速度第二次变为﹣V.
(1)求弹簧振子振动周期T.
若B、C之间的距离为25cm,求振子在4.00s内通过的路程.
18.如图所示,在O点悬有一细绳,绳上串着一个小球B,并能顺着绳子滑下,在O点正下方有一半径为R的光滑圆弧轨道,圆心位置恰好在O点,在弧形轨道上接近O′处有另一个小球A,令A、B两球同时开始无初速释放,假如A球第一次到达平衡位置时正好能够和B球碰上,则B球与绳之间的摩擦力与B球重力大小之比是多少?
辽宁省沈阳市郊联体高二下学期期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本题共10小题。
每小题4分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)
1.弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时( )
A.速度值最大B.回复力的值最大
C.加速度值最大D.位移最大
考点:
简谐运动的振幅、周期和频率;简谐运动的回复力和能量.
专题:
简谐运动专题.
分析:
简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置,速度最大,势能最小;根据F=﹣kx判断回复力,根据a=﹣
判断加速度.
解答:
解:
A、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,势能最小,动能最大,故速度最大,故A正确;
B、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,根据F=﹣kx,回复力为零,故B错误;
C、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,根据a=﹣
,加速度为零,故C错误;
D、弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,位移为零,最小,故D错误;
故选:
A.
点评:
本题关键是明确简谐运动的运动特点,熟悉回复力、加速度的计算公式.
2.一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm,频率是2.5Hz.该质点从平衡位置开始经过0.5s后,位移的大小和所通过的路程分别为( )
A.4cm,10cmB.4cm,20cmC.0,24cmD.100cm,100cm
考点:
简谐运动的振幅、周期和频率.
分析:
由频率求出周期,根据振子在一个周期内通过的路程是四个振幅,求出振子在0.5s内通过的路程,确定振子的位置,求出位移的大小.
解答:
解:
振子振动的周期为:
T=
=0.4s,时间:
t=0.5s=
=1
T
由于从平衡位置开始振动,经过0.5s,振子到达最大位移处,其位移大小为:
x=A=4cm.
在0.5s内振子通过的路程为:
S=1.25×4A=1.25×4×4cm=20cm.
故选:
B.
点评:
本题解题的关键是掌握简谐运动的周期性,知道振子在一个周期内通过的路程是四个振幅,来求解振子通过的路程,确定其位置,再求解位移大小.
3.某质点作简谐振动,从质点经过某一位置时开始计时( )
A.当质点再次经过此位置时,所经历的时间是一个周期
B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时,所经历的时间是一个周期
C.当质点的加速度与零时刻的加速度再次相同时,所经历的时间是一个周期
D.以上三种说法均不正确
考点:
简谐运动的振幅、周期和频率.
专题:
简谐运动专题.
分析:
质点做简谐运动,一个周期完成一次全振动;只有物体连续经过同一点,且具有相同的位移、速度及加速度才能称为一个全振动,所用时间为一个周期.根据周期的性质分析即可.
解答:
解:
A、一个周期内有两次经过同一位置,故当质点下一次经过此位置时,经历的时间可能小于一个周期,也可能等于一个周期,故A错误;
B、一个周期内有两次速度大小和方向完全相同,故质点速度再次与零时刻速度相同时,时间可能为一个周期,也可能小于一个周期,故B错误;
C、当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时,即回到同一个位置;一个周期内有两次经过同一位置,经历的时间可能为一个周期,也可能小于一个周期,故C错误;
D、由以上分析可知,ABC均错误,故D正确;
故选:
D
点评:
本题考查对简谐运动周期的掌握;关键是明确每次经过一个周期,位移、速度、加速度均相同,每个周期内一定经过同一位置两次.
4.单摆振动的回复力是( )
A.摆球所受的重力
B.摆球重力在垂直悬线方向上的分力
C.悬线对摆球的拉力
D.摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力
考点:
简谐运动的回复力和能量;单摆.
专题:
单摆问题.
分析:
回复力:
使振子返回平衡位置并总指向平衡位置的力.作用:
使振子返回平衡位置.振动的单摆受到重力G与绳的拉力T作用,绳的拉力和重力的法向分力的合力提供圆周运动的向心力;指向平衡位置的合外力是重力的切向分力,它提供了单摆振动的回复力.
解答:
解:
单摆的运动是简谐运动,简谐运动要求回复力与位移成反比:
F=﹣KX由于位移是变化的,说明回复力F是变化的;
忽略空气阻力,对摆球进行受力分析,摆球受重力(竖直向下)和摆线拉力(摆线收缩方向),由于摆球运动轨迹为圆弧切线方向,以切线方向为基础建立坐标系,分解重力;
X轴:
Gx沿着摆球运动切线方向
y轴:
Gy运动切线垂直
X轴切线方向方程,Gx=ma
此时Gx的为摆球的合力,方向指向平衡位置,运动过程重力沿X轴方向分力不断减小,直到摆球运动到水平位置,重力分量为0;
综上,实际上单摆的回复力由重力分量提供;
故选B.
点评:
回复力可以是合外力,其不单纯是指某一个力.它是根据力的作用效果“总是要把物体拉回到平衡位置”命名的;回复力不是一种特殊性质的力.但回复力也不一定就是合外力.
5.一简谐振动的单摆的回复力由大变小时,下面物理量中由大变小的是( )
A.摆球的速度B.摆线的张力
C.摆球的重力势能D.摆球的机械能
考点:
简谐运动的回复力和能量.
专题:
简谐运动专题.
分析:
根据回复力与位移的关系F=﹣kx分析出位移的变化,即可分析其他量的变化.分析时抓住单摆经过平衡位置时速度、摆线的张力最大,重力势能最小.
解答:
解:
AB、据题简谐振动的单摆的回复力由大变小,由F=﹣kx,知摆球的位移由大变小,正向平衡位置靠近,所以摆球的速度、摆线的张力由小变大.故AB错误.
C、摆球的高度减小,摆球的重力势能由大变小,故C正确.
D、单摆振动过程中,只有重力做功,其机械能守恒,即机械能保持不变,故D错误.
故选:
C.
点评:
本题关键是明确简谐运动的运动特点:
F=﹣kx,明确位移减小时速度增大,细线的张力增大.对于简谐运动,要知道其机械能是守恒的.
6.A、B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为4f,若它们均在频率为3f的策动力作用下作受迫振动,则( )
A.振子A的振幅较大,振动频率为f
B.振子B的振幅较大,振动频率为3f
C.振子A的振幅较大,振动频率为3f
D.振子B的振幅较大,振动频率为4f
考点:
简谐运动的回复力和能量.
专题:
简谐运动专题.
分析:
物体做受迫振动时,其频率等于驱动力的频率.当驱动力频率等于物体的固有频率时,物体的振幅最大,产生共振现象.驱动力频率与物体固有频率越接近,受迫振动的振幅越大.
解答:
解:
由题,A、B都做受迫振动,它们的频率都等于驱动力频率3f.由于B的固有频率为4f,与驱动力频率3f较接近,振幅较大.故B正确.
故选:
B
点评:
本题考查两个知识点:
一是物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率;二是共振现象产生的条件:
驱动力的频率等于物体的固有频率.
7.如图为同一单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法中错误的是( )
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则两次单摆的摆长之比L1:
L2=25:
4
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1m
D.若摆长均为1m,则图线Ⅰ是在地球上完成的
考点:
产生共振的条件及其应用.
专题:
简谐运动专题.
分析:
当受迫振动的频率等于单摆的固有频率,将发生共振,根据共振的频率大小,得出固有周期的大小,根据单摆的周期公式进行分析.
解答:
解:
A、若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据T=2π
,知,周期大的重力加速度小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线.故A正确.
B、若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等,因为固有频率比为2:
5,则固有周期比为5:
2,根据T=2π
,知摆长比为25:
4.故B正确.
C、D、图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则固有频率为0.5Hz,则T=2π
=2,解得L=1m.故C正确,D错误.
故选:
ABC.
点评:
解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,当驱动力的频率等于固有频率时,发生共振.以及掌握单摆的周期公式.
8.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.质点运动频率是4Hz
B.在10s要内质点经过的路程是20cm
C.第4s末质点的速度是零
D.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
考点:
简谐运动的振动图象.
专题:
简谐运动专题.
分析:
由图可知质点振动周期、振幅及各点振动情况;再根据振动的周期性可得质点振动的路程及各时刻物体的速度.
解答:
解:
A、由图可知,质点振动的周期为4s,故频率为
Hz=0.25Hz,故A错误;
B、振动的振幅为2cm,10s内有2.5个周期,故质点经过的路程为2.5×4×2cm=20cm,故B正确;
C、4s质点处于平衡位置处,故质点的速度为最大,故C错误;
D、1s时质点位于正向最大位移处,3s时,质点处于负向最大位移处,故位移方向相反,故D错误;
故选:
B.
点评:
图象会直观的告诉我们很多信息,故要学会认知图象,并能熟练应用.
9.如图所示,在质量为M的支架上用一轻质弹簧挂有质量均为m(M≥m)的A、B两物体,支架放在水平地面上,开始各物体都静止,突然剪断A、B间的连线,此后A做简谐运动.当运动到最高点时,支架对地面的压力为( )
A.MgB.(M﹣m)gC.(M+m)gD.(M+2m)g
考点:
简谐运动的回复力和能量.
专题:
简谐运动专题.
分析:
A将做简谐振动,先找出平衡位置,然后根据简谐运动的对称性得到最高点的弹簧弹力,最后对M受力分析,求出压力.
解答:
解:
平衡后剪断A、B间细线,A将做简谐振动,在平衡位置,有:
kx1=mg
在平衡之前的初位置,有:
kx2=2mg
故振幅为:
A=x2﹣x1=
根据简谐运动的对称性,到达最高点时,弹簧处于原长,故此时木箱只受重力和支持力,二力平衡,故支持力等于重力Mg,由牛顿第三定律可知,木箱对地面的压力等于Mg;
故选:
A
点评:
本题关键是对小物体受力分析,根据简谐运动的对称性得到最高点时弹簧的弹力大小,最后对木箱受力分析,得到地面的支持力.
10.有一摆长为L的单摆,悬点正下方某处有一小钉,当摆球经过平衡位置向左摆动时,摆线的上部将被小钉挡住,使摆长发生变化,现使摆球做小幅度摆动,摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片,如图所示,(悬点和小钉未被摄入),P为摆动中的最低点.已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,由此可知,小钉与悬点的距离为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
考点:
单摆周期公式.
专题:
单摆问题.
分析:
已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,根据摆球从M到P、P到N的间隔,确定摆球在左右两侧摆动的周期关系,由单摆周期公式研究摆长关系,再求解小钉与悬点的距离.
解答:
解:
设每相邻两次闪光的时间间隔为t,则摆球在右侧摆动的周期为T1=8t,在左侧摆动的周期为T2=4t,T1:
T2=2:
1.
设左侧摆长为l,则T1=2
①
T2=2
②
由①:
②得
l=
L
所以小钉与悬点的距离s=L﹣l=
L.
故选:
C
点评:
本题是拐子摆类型,考查分析单摆周期的能力,重点是对于所给图象的间隔进行分析,得出在碰钉子之前和之后的周期比例关系,进而才能正确处理钉子的位置.
二、多项选择题(本题共4小题.每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.)
11.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=Asin
t,则质点在( )
A.第1s末与第3s末的位移相同B.第1s末与第3s末的速度相同
C.第3s末至第5s末的位移相同D.第3s末至第5s末的速度相同
考点:
简谐运动的振动图象.
专题:
简谐运动专题.
分析:
通过简谐运动的表达式可以知道角速度、周期,然后作出图象,根据图象分析问题.
解答:
解:
由位移﹣时间关系式可以看出,
rad/s,则
,
根据关系式作出质点振动的位移时间图象如图所示:
A、由图象可知,将t=1s和t=3s代入关系式中求得两时刻位移相同.故A正确.
B、由图象可以看出,第1s末和第3s末的速度方向不同.故B错误.
C、由图象可知,3s末至5s末的位移大小相同,方向相反.故C错误.
D、由图象可知,3s末至5s末的而速度是大小相同,方向也相同,即速度相同,故D正确
故选:
AD.
点评:
解决本题的关键是能从简谐运动的表达式中获取信息,并会画简谐运动的位移时间图象,结合图象分析问题.
12.如图所示演示装置,一根张紧的水平绳上挂着5个单摆,其中A、D摆长相同,先使A摆摆动,其余各摆也摆动起来,可以发现( )
A.各摆摆动的周期均与A摆相同
B.B摆振动的周期最短
C.C摆振动的周期最长
D.E摆的振幅最大
考点:
产生共振的条件及其应用.
分析:
5个单摆中,由A摆摆动从而带动其它4个单摆做受迫振动,则受迫振动的频率等于A摆摆动频率,当受迫振动的中固有频率等于受迫振动频率时,出现共振现象,振幅达到最大.
解答:
解:
A、A摆摆动,其余各摆也摆动起来,它们均做受迫振动,则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率,故A正确,BC错误;
D、由于A、D摆长相同,所以这两个摆的固有频率相同,则D摆出现共振现象,振幅最大.故D错误.
故选:
A
点评:
受迫振动的频率等于驱动力的频率;当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时,出现共振现象.
13.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6m,列车固有振动周期为0.315s.下列说法正确的是( )
A.列车的危险速率为20m/s
B.列车过桥需要减速,是为了防止列车发生共振现象
C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行
考点:
向心力.
专题:
匀速圆周运动专题.
分析:
解答本题应明确:
共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率,据此分析即可.
解答:
解:
A、由题普通钢轨长为l=12.6m,列车固有振动周期为T=0.315s
根据共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率,由
=T,得v=
=40m/s,所以危险车速为40m/s,故A错误.
B、列车过桥需要减速,是为了防止桥与火车发生共振现象,故B正确.
C、列车的速度不同,则振动频率不同,与固有频率无关,故C错误;
D、由题意可知,增加长度可以使危险车速增大,故可以使列车高速运行,故D正确.
故选:
BD.
点评:
本题考查共振的条件,共振的概念和条件是学生需要掌握的.要知道共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率,受迫振动的频率等于驱动力频率,与固有频率无关.
14.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时,下列说法中正确的是( )
A.振子在振动过程中,速度相同时,弹簧的长度一定相等,弹性势能相同
B.振子从最低点向平衡位置运动过程中,弹簧弹力始终做负功
C.振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D.振子在运动过程中,系统的机械能守恒
考点:
简谐运动;简谐
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- 沈阳 市郊 联体 学年度 高二下 学期 期中 物理试题 答案