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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