高中物理 第十一章限時檢測測試題 新人教版選修3-4

第十一章限時檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．滿分100分，時間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項符合題目要求，有些小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(·山東濰坊高二期末)如圖是甲、乙兩個單擺做簡諧運動的圖象，以向右的方向作為擺球偏離平衡位置位移的正方向，從t＝0時刻起，當甲第一次到達右方最大位移處時，乙在平衡位置的()A．左方，向右運動B．左方，向左運動C．右方，向右運動D．右方，向左運動答案：D2．(·吉林模擬)勁度系數(shù)為20N/cm的彈簧振子，它的振動圖象如圖所示，在圖中A點對應的時刻()A．振子所受的彈力大小為0.5N，方向指向x軸的負方向B．振子的速度方向指向x軸的正方向C．在0～4s內(nèi)振子作了1.75次全振動D．在0～4s內(nèi)振子通過的路程為0.35cm，位移為0答案：B3．(·遼師大附中高二檢測)如圖所示，一擺長為l的單擺，在懸點的正下方的P處有一釘子，P與懸點相距l(xiāng)－l′，則這個擺做小幅度擺動時的周期為()A．2πeq\r(\f(l,g))B．2πeq\r(\f(l′,g))C．π(eq\r(\f(l,g))＋eq\r(\f(l′,g)))D．2πeq\r(\f(l＋l′,2g))答案：C解析：碰釘子前擺長為l，故周期T1＝2πeq\r(\f(l,g))，碰釘子后擺長變?yōu)閘′，則周期T2＝2πeq\r(\f(l′,g))，所以該組合擺的周期T＝eq\f(T1,2)＋eq\f(T2,2)＝π(eq\r(\f(l,g))＋eq\r(\f(l′,g)))．4．如圖是1831年一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座橋時的情景，下面關于橋斷裂原因的幾種說法正確的是()A．因為騎兵太多，重力太大，把橋壓斷了B．因為橋的質(zhì)量太差C．因為馬行進的節(jié)奏比較一致D．因為橋發(fā)生了共振答案：CD5．如圖是演示簡諧運動圖象的裝置，當盛沙漏斗下的木板N被勻速地拉出時，從擺動著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時間變化的關系，板上的直線OO1代表時間軸．圖乙是兩個擺中的沙在各自木板上形成的曲線．若板N1和板N2拉動的速度v1和v2的關系為v2＝2v1，則板N1、N2上曲線所代表的振動周期T1和T2的關系為()A．T2＝T1 B．T2＝2T1C．T2＝4T1 D．T2＝eq\f(1,4)T1答案：D6．(·菏澤檢測)下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關系，若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固，則()驅(qū)動力頻率/Hz304050607080受迫振動的振幅/cm10.216.827.1228.116.58.3A.f固＝60HzB．60Hz<f固<70HzC．50Hz<f固<70HzD．以上三個答案都不對答案：C解析：由表中數(shù)據(jù)可知，當驅(qū)動力的頻率由50Hz增大到70Hz的過程中，受迫振動的振幅先增大后減小，說明振動系統(tǒng)的固有頻率f固應為50Hz<f固<70Hz正確．在60Hz時振幅最大，但是并不一定是受迫振動的最大振幅，從表中不能得到這一結(jié)論，所以A不對．7．鋪設鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊．由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動．普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315s.下列說法正確的是()A．列車的危險速率為40m/sB．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行答案：ABD解析：對于受迫振動，當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險速率v＝eq\f(L,T)＝40m/s，A正確．為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，過橋時需要減速，B正確．由v＝eq\f(L,T)知L增大時，T不變，v變大，所以D正確．8．一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖所示，下列說法正確的是()A．質(zhì)點振動頻率是4HzB．在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cmC．第4s末質(zhì)點的速度是零D．在t＝1s和t＝3s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等，方向相同答案：B解析：由振動圖象可知，質(zhì)點振動的周期是4s，頻率為0.25Hz，故選項A錯誤．振幅為2cm，每周期質(zhì)點經(jīng)過的路程為4A,10s為2.5個周期，經(jīng)過的路程為2.5×4A＝10A＝20cm，選項B是正確的，4s末質(zhì)點在平衡位置速度最大，故選項C錯誤．在第t9．置于水平面的支架上吊著一只裝滿細沙的小漏斗，讓漏斗左右擺動，于是桌面上漏下許多沙子，一段時間后桌面上形成一沙堆，沙堆的縱剖面在下圖中最接近的是()答案：C10．如圖所示，單擺甲放在空氣中，周期為T甲；單擺乙放在以加速度a向下加速的電梯中，周期為T乙；單擺丙帶正電，放在勻強磁場B中，周期為T丙；單擺丁帶正電，放在勻強電場E中，周期為T丁，那么()A．T甲>T乙>T丁>T丙B．T乙>T甲＝T丙>T丁C．T丙>T甲>T丁>T乙D．T丁>T甲＝T丙>T乙答案：B解析：對甲擺：T甲＝2πeq\r(\f(l,g))對乙擺：T乙＝2πeq\r(\f(l,g－a))對丙擺：由于擺動過程中洛倫茲力總是垂直于速度方向，故不可能產(chǎn)生圓弧切向的分力效果，而參與提供回復力，所以周期不變，即T丙＝2πeq\r(\f(l,g))對丁擺：由于擺體受豎直向下的重力的同時，受豎直向下的電場力，電場力在圓弧切向產(chǎn)生分力，與重力沿切向的分力一起提供回復力，相當于重力增大了．等效重力F＝mg＋qE，故等效重力加速度g′＝g＋eq\f(qE,m)，故周期T丁＝2πeq\r(\f(ml,mg＋qE))所以有T乙>T甲＝T丙>T丁第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共4小題，共20分．把答案直接填在橫線上)11．(4分)在接近收費處的道路上安裝若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶，減速帶間距為10m，當車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動．若某汽車的固有頻率為1.25Hz，則當該車以______m/s的速度行駛在此減速區(qū)時顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱為________．答案：12.5共振12．(5分)如圖甲為測定長木板B在桌面上運動時的加速度的裝置，A為沙擺，在沙擺擺動經(jīng)過平衡位置時開始計時(設為第1次經(jīng)過平衡位置)，當它第30次經(jīng)過平衡位置時測得所需時間為29s．圖乙為某次實驗在運動的木板上留下的沙子的痕跡，測得數(shù)據(jù)如圖所示，則木板的加速度為________m/s2.答案：3.0×10－313．(5分)某同學在用單擺測重力加速度的實驗中，用游標卡尺測擺球的直徑時，得到如圖甲所示的游標位置，用米尺測得的線長l′＝98.3cm，測得完成40次全振動時間的秒表讀數(shù)如圖乙所示，由此可計算出當?shù)刂亓铀俣葹開___________．答案：9.80m/s214．(6分)(·江蘇武進中學高二檢測)某同學在家里做用單擺測定重力加速度的實驗，但沒有合適的擺球，他找到了一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球(如圖)．他設計的實驗步驟是：A．將石塊用細尼龍線系好，結(jié)點為M，將尼龍線的上端固定于O點B．用刻度尺測量OM間尼龍線的長度L作為擺長C．將石塊拉開一個大約a＝30°的角度，然后由靜止釋放D．從擺球擺到最高點時開始計時，測出30次全振動的總時間t，由T＝t/30得出周期E．改變OM間尼龍線的長度再做幾次實驗，記下相應的L和TF．求出多次實驗中測得的L和T的平均值作為計算時使用的數(shù)據(jù)，帶入公式g＝(eq\f(2π,T))2L求出重力加速度g.(1)你認為該同學以上實驗步驟中有錯誤或操作方法不當?shù)氖?并說明原因)(2)該同學用OM的長作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值偏大還是偏小？你認為用什么方法可以解決擺長無法準確測量的困難？答案：(1)B(擺長應從懸點到大理石塊的質(zhì)心)C(擺角太大，不能看作簡諧運動)D(應該從平衡位置開始記時)F(必須先分別求得各組L和T值對應的g，再取所求得的各個g的平均值)(2)偏小；設兩次實驗中擺線長分別為L1、L2，對應周期分別為T1、T2，石塊質(zhì)心到M點距離為x，由T1＝2πeq\r(\f(L1＋x,g))和T2＝2πeq\r(\f(L2＋x,g))解得g＝eq\f(4π2(L1－L2),T\o\al(2,1)－T\o\al(2,2))三、論述·計算題(共5小題，共40分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(6分)(·江蘇武進中學高二檢測)甲乙兩人先后觀察同一彈簧振子在豎直方向上的振動情況．(1)甲開始觀察時，振子正好在平衡位置并向下運動．試在圖1中畫出甲觀察到的彈簧振子的振動圖象．已知經(jīng)過1s后振子第一次回到平衡位置．振子振幅為5cm(設平衡位置向上為正方向，時間軸上每格代表0.5s)(2)乙在甲觀察3.5s后，開始觀察并記錄時間，試在圖2上畫出乙觀察到的彈簧振子的振動圖象．(只要求畫出圖象，不必寫出解答過程)答案：16．(8分)在光滑水平面上的O點系一長為l的絕緣細線，線的另一端系一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球，當沿細線方向上加上電場強度為E的勻強電場后，小球處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)給小球一垂直于細線的初速度v0，使小球在水平面上開始運動如圖，若v0很小，則小球第一次回到平衡位置所需時間為多大？答案：πeq\r(\f(ml,Eq))解析：小球的運動類似于一單擺運動，其回復力由電場力Eq的切線方向分力提供，在T＝2πeq\r(\f(l,g))中，g＝eq\f(Eq,m)，小球從開始運動到第一次回到平衡位置所用時間t＝eq\f(T,2)＝πeq\r(\f(ml,Eq))17．(8分)擺長l＝1.0m的單擺如圖甲所示掛在豎直壁上，靜止時擺球剛好與豎直壁接觸而不相互擠壓，將擺球偏離豎直方向很小角度放手后讓其運動，設擺球與豎直壁碰撞前后速度大小不變，它就會在豎直壁和開始釋放位置之間做周期性的來回運動，求：(1)振動周期(略去碰撞時間)．(2)取碰撞處為參考點，試在圖乙中畫出兩個周期的振動圖象．解析：(1)可判定擺球的運動除碰撞為簡諧運動，運動周期T＝eq\f(1,2)·2πeq\r(\f(l,g))＝πeq\r(\f(1,9.8))s＝1s(2)振動圖象如下圖．18．(8分)如圖所示，光滑圓弧槽半徑為R，A為最低點，C到A的距離遠遠小于R，若同時釋放小球B、C，要使兩小球B和C在A點相遇(小球B和C可視為質(zhì)點)，問：小球B到A點的距離H應滿足什么條件？答案：H＝eq\f(π2,8)(2n＋1)2R(n∈N)解析：因為小球C到A的距離遠小于R，所以C球沿圓弧做簡諧運動，此振動與一個擺長為R的單擺振動模型相同，故此等效擺長為R.C球開始釋放至到達A點經(jīng)歷的時間最短為eq\f(T,4)，也可能是eq\f(3,4)T或eq\f(5,4)T…即tC＝eq\f(T,4)(2n＋1)，n∈N其中T＝2πeq\r(\f(R,g))，B到達A點經(jīng)歷的時間tB＝eq\r(\f(2H,g))兩球相遇時，tC＝tB，所以eq\f(T,4)(2n＋1)＝eq\r(\f(2H,g))＝eq\f(π(2n＋1),2)eq\r(\f(R,g))故H應滿足H＝eq\f(π2(2n＋1)2,8)R(n∈N)19．(10分)將力傳感器連接到計算機上就可以測量快速變化的力．圖甲中O點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將小擺球(可視為質(zhì)點)拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、B、C之間來回擺動，其中B點為運動中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝θ，θ小于10°且是未知量．圖乙表示由計算機得到的細線對擺球的拉力F的大小隨時間t變化的曲線，且圖中t＝0時刻為擺球從A點開始運動的時刻．試根據(jù)力學規(guī)律和題中(包括圖中)所