高二物理選修3-4 第11章限時檢測

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1、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．(2012·青州一中檢測)做簡諧運動的物體，其加速度a隨位移x的變化規(guī)律應(yīng)是下圖中的哪一個(　　) 答案：B 解析：由a＝－x知B選項正確。 2．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

2、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：D 3．關(guān)于質(zhì)點做簡諧運動，下列說法中正確的是(　　) A．在某一時刻，它的速度與回復(fù)力的方向相同，與位移的方向相反 B．在某一時刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同 C．在某一段時間內(nèi)，它的回復(fù)力的大小增大，動能也增大 D．在某一段時間內(nèi)，它的勢能減小，加速度的大小也減小 答案：AD 解析：設(shè)O為質(zhì)點做簡諧運動的平衡位置，它由C經(jīng)過O到B，又由B經(jīng)過O到C一個周期內(nèi)，由于質(zhì)點受到的回復(fù)力和位移的方向總是相反的，且質(zhì)點由B

3、到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復(fù)力的方向相同，A正確。質(zhì)點的位移方向與加速度方向總相反，B不正確。質(zhì)點振動過程中，當回復(fù)力增大時，其勢能增加，根據(jù)機械能守恒定律，其動能必然減小，C不正確。當質(zhì)點的勢能減小時，如從C到O或從B到O階段，回復(fù)力減小，勢能減小，質(zhì)點的加速度大小也減小，D正確。 4．下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關(guān)系，若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固，則(　　) 驅(qū)動力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動的 振幅/cm 10.2 16.8 27.12 28.1 16.5 8.3 A.f固＝60 Hz B．60

4、 Hz

5、(πt＋)m D．x＝8×10－1sin(t＋)m 答案：A 6．一質(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4Hz B．在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cm C．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t＝1s和t＝3s兩時刻，質(zhì)點分別在正最

6、大位移和負最大位移，大小相等、方向相反，故選項D錯誤。 7．做簡諧振動的單擺擺長不變，若擺球質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時速度減小為原來的1/2，則單擺振動的(　　) A．頻率、振幅都不變 B．頻率、振幅都改變 C．頻率不變、振幅改變 D．頻率改變、振幅不變 答案：C 解析：由單擺周期公式T＝2π知周期只與l、g有關(guān)，與m和v無關(guān)，周期不變頻率不變。又因為沒改變質(zhì)量前，設(shè)單擺最低點與最高點高度差為h，最低點速度為v，mgh＝mv2 質(zhì)量改變后：4mgh′＝·4m·2，可知h′≠h，振幅改變，故選C。 8．鋪設(shè)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

7、列車經(jīng)過鋼軌接縫處時，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/s B．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＝＝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＝知L增大時，T不變，v變大，所以D

8、正確。 9．(2012·青島模擬)如圖所示，虛線和實線分別為甲、乙兩個彈簧振子做簡諧運動的圖象，已知甲、乙兩個振子質(zhì)量相等，則(　　) A．甲、乙兩振子的振幅分別為2cm、1cm B．甲、乙兩個振子的相位差總為π C．前2秒內(nèi)甲乙兩振子的加速度均為正值 D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大 答案：AD 解析：兩振子的振幅A甲＝2cm，A乙＝1cm，A對；兩振子的頻率不相等，相位差為一變量，B錯；前2秒內(nèi)，甲的加速度為負值，乙的加速度為正值，C錯；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移處，加速度最大，D對。 10．將一單擺向左拉至水平標志線上，從靜止釋放，當擺球運動

9、到最低點時，擺線碰到障礙物，擺球繼續(xù)向右擺動。用頻閃照相機拍到如圖所示的單擺運動過程的頻閃照片，以下說法正確的是(　　) A．擺線碰到障礙物前后的擺長之比為9:4 B．擺線碰到障礙物前后的擺長之比為3:2 C．擺線經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑減小，擺線張力變大 D．擺線經(jīng)過最低點時，角速度變大，半徑減小，擺線張力不變 答案：AC 解析：由頻閃照片可知擺線碰到障礙物前后的周期之比為32，根據(jù)T＝2π，得擺線碰到障礙物前后的擺長之比94，故A正確，B錯誤；擺球經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑減小，角速度變大，根據(jù)牛頓第二定律有：F－mg＝，得F＝mg＋m，擺線經(jīng)過最低點時，半徑

10、減小，擺線張力變大。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上) 11．如圖所示的三個圖線分別是用不同的傳感器測出的不同物體的振動圖線。從三個圖線可知，這三個物體振動的共同特點是具有________，三個物體中，最簡單的振動是________。圖中心臟跳動的圖線是某人的心電圖，方格紙每個小方格的寬度是0.5cm，心電圖記錄儀拖動方格紙的速度是1.8cm/s，則此人的心率是________次/分。 答案：周期性　彈簧振子的振動　67.5 解析：由圖可看出，三個物體振動的共同特點是都具有周期性，彈簧振子的圖線是簡諧運動的圖線，是最

11、簡單的振動；心臟跳動的頻率為1.8×60/(0.5×3.2)次/分＝67.5次/分。 12．(2010·沈陽二中高二檢測)有兩個同學(xué)利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學(xué)”和上海市的“復(fù)旦大學(xué)”，他們各自在那里的物理實驗室利用先進的DIS系統(tǒng)較準確的探究了單擺周期T和擺長L的關(guān)系。然后他們通過互聯(lián)網(wǎng)交流實驗數(shù)據(jù)，并由計算機繪制了T2－L圖象，如圖甲所示，已知天津市比上海市的緯度高，則去“南開”的同學(xué)所測得的實驗結(jié)果對應(yīng)的圖象是________(填“A”或“B”)。另外，去“復(fù)旦”做研究的同學(xué)還利用計算機繪制了他實驗用的a、b兩個擺球的振動圖象，如圖乙所示，由圖象可知兩單擺擺長之比＝___

12、_____，在t＝2s時b球振動方向是：________(填“＋y”或“y”)。 答案：B；4:9；＋y 解析：(1)T2－L圖線的斜率為，南開大學(xué)所處緯度高，重力加速度大，對應(yīng)斜率小，故B圖線為去南開大學(xué)的同學(xué)所作。由圖乙可知＝，又T2∝L，則＝。由圖象可看出t＝2s時b的振動方向沿y軸正向。 13．(2012·上海寶山區(qū)高二期末)在用單擺測重力加速度的實驗中 (1)為了比較準確地測量出當?shù)氐闹亓铀俣戎?，?yīng)選用下列所給器材中的哪些？將所選用的器材的字母填在題后的橫線上。 A．長1m左右的細繩； B．長30m左右的細繩； C．直徑2cm的鉛球； D．直徑2cm的鐵球；

13、E．秒表； F．時鐘； G．最小刻度是厘米的直尺； H．最小刻度是毫米的直尺。 所選擇的器材是____________________________________。 (2)實驗時擺球偏離豎直線的要求是____________，理由是____ ____________________________________________________________________________________________________________________。 (3)某同學(xué)測出不同擺長時對應(yīng)的周期T，作出T2－L圖線，如圖所示，再利用圖線上任兩點A、B的坐標(x1

14、，y1)、(x2，y2)，可求得g＝________。若該同學(xué)測擺長時漏加了小球半徑，而其它測量、計算均無誤，也不考慮實驗誤差，則用上述方法算得的g值和真實值相比是________的(選項“偏大”、“偏小”或“不變”)。 答案：(1)ACEH (2)擺線與豎直方向的夾角不超過(或小于)5°。因為只有在擺角不超過(或小于)5°的情況下，單擺的周期公式T＝2π才成立 (3)4π2·；不變 三、論述·計算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)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) 14．(9分)在光滑水平面上的O點系一長

15、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)?，F(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：π 解析：小球的運動類似于一單擺運動，其回復(fù)力由電場力Eq的切線方向分力提供，在T＝2π中，g＝，小球從開始運動到第一次回到平衡位置所用時間 t＝＝π 15．(10分)(2011·溫州模擬)如圖所示為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下問題： (1)寫出該振子簡諧運動的表達式。 (2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度

16、、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？ (3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？ 答案：(1)x＝5 sint(cm)　(2)見解析　(3)0；5m 解析：(1)由振動圖象可得：A＝5cm，T＝4 s，φ＝0則ω＝＝rad/s，故該振子做簡諧運動的表達式為： x＝5 sint(cm) (2)由圖可知，在t＝2 s時振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大。當t＝3 s時，加速度的值達到最大，速度等于零，動能等于零，彈性勢能達到最大值。 (3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為5

17、×4cm＝20cm，前100 s剛好經(jīng)過了25個周期，所以前100 s振子位移x＝0，振子路程s＝20×25cm＝500cm＝5m。 16．(11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(yīng)滿足什么條件？ 答案：H＝(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，也可能是T或T…即 tC＝(2n＋1)，n∈N 其中

18、T＝2π， B到達A點經(jīng)歷的時間tB＝ 兩球相遇時，tC＝tB， 所以(2n＋1)＝＝ 故H應(yīng)滿足H＝R(n∈N) 17．(12分)(2012·煙臺模擬)將一測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點為單擺的懸點，現(xiàn)將小球(可視為質(zhì)點)拉到A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之間來回擺動，其中B點為運動中最低位置?！螦OB＝∠COB＝α，α小于10°且是未知量，圖乙表示由計算機得到細線對擺球的拉力大小F隨時間變化的曲線，且圖中t＝0時刻為擺球從A點開始運動的時刻，據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息(g取10m/s2)，求： (1)單擺的周期和擺長； (2)擺球質(zhì)量及擺動過程中的最大速度。 答案：(1)0.4πs　0.4m　(2)0.05kg　0.283m/s 解析：(1)由圖乙可知：單擺周期T＝0.4πs 由公式T＝2π可求得擺長l＝0.4m。 (2)mgcosα＝Fmin＝0.495N mg(l－lcosα)＝mv Fmax－mg＝m 解得m＝0.05kg，vm≈0.283m/s。