2022-2023学年吉林省白城市洮南市第一中学高二下学期学习质量检测物理试题 （解析版）

2022-2023学年度物理阶段性考试卷

一、单选题

1. 关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）

A. 回复力的方向总指向平衡位置

B. 速度方向总跟离开平衡位置的位移方向相反

C. 回复力的方向总与速度方向相反

D. 越接近平衡位置，运动得越快，因而加速度越大

【答案】A

【解析】

【详解】A．由简谐振动的特点可知，回复力的方向总指向平衡位置，选项A正确；

B．速度方向与离开平衡位置的位移方向可能相同也可能相反，选项B错误；

C．回复力的方向指向平衡位置，与速度方向可能相同也可能相反，选项C错误；

D．越接近平衡位置，运动得越快，但是回复力越小，因而加速度越小，选项D错误。

故选A。

2. 弹簧振子做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过振子第一次经过P点，又经过了，振子第二次经过P点，则该简谐运动的周期可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】如图，假设弹簧振子在水平方向BC之间振动

若振子开始先向右振动，振子的振动周期为

若振子开始先向左振动，设振子的振动周期为T′，则

解得

故选B。

3. 图所示，光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，忽略弹簧质量。小球以点为平衡位置，在A、两点之间做往复运动，它所受的回复力随时间变化的图像如图，则在的时间内，振子的动能，和势能的变化情况是（　　）

A. 变小，变大 B. 变大，变小

C. ，均不变 D. ，均变大

【答案】B

【解析】

【详解】在的时间内，振子的回复力减小，振子向平衡位置运动，则速度增加，动能变大，势能变小。

故选B。

4. 如图所示，在一根张紧水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动，其它各摆随后也跟着振动起来，则关于其它各摆的振动（　　）

A. 周期跟A摆相同

B. 振幅大小相同

C. 振幅大小不同，E摆振幅最小

D. 周期大小不同，D摆周期最大

【答案】A

【解析】

【详解】AD．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，振动周期都等于A摆的振动周期，A正确D错误；

BC．而由于A、E摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则E摆出现共振现象，振幅最大，BC错误。

故选A。

5. 细长轻绳下端拴一小球构成单摆，摆长为L，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示。现将单摆向左方拉开一个小角度然后无初速度释放。忽略空气阻力，不考虑运动过程中的机械能损失，对于以后的运动，下列说法中正确的是（　　）

A. 摆球在平衡位置左右两侧扫过最大摆角相等

B. 摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小

C. 摆球经过最低点时，摆线与钉子接触前后的瞬间摆线的拉力大小不变

D. 摆球在右侧上升的最大高度大于左侧最大高度

【答案】B

【解析】

【详解】AD．摆球运动过程中只有重力做功，故摆球在右侧上升的高度与左侧开始下落的高度相同，则设摆球开始下落时与竖直方向的夹角为，摆到右侧最高点时与竖直方向的夹角为则

即

AD错误；

B．无钉子时的单摆周期为

有钉子时摆球往返运动一次的周期为

故

B正确；

C．摆球经过最低点时，摆线与钉子接触前后的瞬时速度相等，故摆线与钉子接触前有

摆线与钉子接触后有

故

C错误。

故选B。

6. 如图所示，物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，下列说法不正确的是（　　）

A. 物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供

B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供

C. 物体A与滑块B看成一个振子，其回复力大小跟位移大小之比为k

D. 若A、B之间的动摩擦因数为μ，则A、B间无相对滑动的最大振幅为

【答案】B

【解析】

【详解】A．物体A做简谐运动时，在水平方向受到滑块B对它的静摩擦力，所以物体A做简谐运动的回复力是由滑块B对物体A的静摩擦力提供，故A正确，不符合题意；

B．物体B做简谐运动的回复力是由弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供，故B错误，符合题意；

C．物体A与滑块B（看成一个振子）的回复力大小满足关系

回复力大小跟位移大小之比为k，负号表示回复力的方向与位移方向相反，故C正确，不符合题意；

D．设振幅为A，物体间的静摩擦力最大时，以整体为研究对象有

以物体A为研究对象，由牛顿第二定律得

联立解得A、B间无相对滑动的最大振幅为

故D正确，不符合题意。

故选B。

7. 如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端．小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长．取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示．则

A. 弹簧的最大伸长量为4m

B. t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大

C. t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小

D. t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零

【答案】C

【解析】

【详解】A.小球的振幅等于振子位移的最大值，由图读出，振幅为，由于当振子到达最高点时，弹簧处于原长，所以弹簧的最大伸长量为，故选项A错误；

B.由图可知时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能最小，为零，故选项B错误；

C.到内，小球的沿斜面向下运动，小球的重力势能逐渐减小，故选项C正确；

D.时小球经过平衡位置沿斜面向上运动，时小球经过平衡位置沿斜面向下运动，根据动量定理可知回复力的冲量不为零，故选项D错误；

二、多选题

8. 如图甲所示，装有少量铁砂的细玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，把玻璃管向下缓慢按压一小段距离后放手，忽略阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 振动周期与按压的深度有关

B. 回复力等于重力和浮力的合力

C. 振动过程中玻璃管（含铁砂）的机械能守恒

D. 在t1~t2时间内，玻璃管的位移减小，加速度减小，速度增大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由于玻璃管做简谐振动，与弹簧振子的振动相似，结合简谐振动的特点可知，该振动的周期与振幅无关，故A错误；

B．装有少量铁砂的细玻璃管竖直漂浮在水中，细玻璃管受重力和浮力作用，其做简谐振动的回复力等于重力和浮力的合力，故B正确；

C．玻璃管在做简谐振动的过程中，液体的浮力对玻璃管做功，所以振动的过程中玻璃管的机械能不守恒，故C错误；

D．由图可知，在t1~t2时间内，玻璃管的位移减小，根据加速度

可知加速度减小，玻璃管向着平衡位置做加速运动，所以速度增大，故D正确。

故选BD

9. 劲度系数为20N/cm的弹簧振子水平放置，它的振动图象如图所示，下列说法正确的是

A. 图中A点对应时刻振子所受的弹力大小为5N，方向指向x轴的负方向

B. 图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向

C. 在0～4s内振子作了1.75次全振动

D. 在0～4s内振子作了2次全振动

【答案】ABD

【解析】

【详解】A.由图可知，A点时刻振子的位移 x=0.25cm，所以弹力F=-kx=-20×0.25N=-5N，即弹力大小为5N，方向指向x轴负方向，故A正确；

B.由图可知，过A点的切线与x轴的正方向的夹角小于90°，切线的斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，故B正确．

CD.由图可看出，周期是T=2s，所以在0～4s内经过两个周期，即振子完成两次全振动，故C错误，D正确．

10. 共振现象是指一个物理系统在其自然的振动频率（所谓的共振频率）下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。自然中有许多地方有共振的现象。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象。如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅与驱动力频率的关系），下列说法正确的是（）（  ）

A. 此单摆的固有周期为2s

B. 此单摆的摆长约为2m

C. 若仅摆长增大，单摆的固有频率增大

D. 若仅摆长增大，共振曲线的峰将向左移

【答案】AD

【解析】

【详解】A．当驱动力的频率等于单摆的固有频率时，发生共振现象，振幅达到最大，由图知，驱动力的频率为0.5Hz时，振幅最大，则此单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为2s，故A正确；

B．根据单摆周期公式

则解得此单摆的摆长约为

故B错误；

CD．若仅摆长增大，根据单摆周期公式，单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移，故C错误，D正确。

故选AD。

三、实验题

11. 在“探究单摆周期和摆长的关系”的实验中。

①实验进行如下步骤：

A．组合单摆：用线的一端穿过小球的小孔，然后打一个线结，做成单摆，用绳的上端缠绕在圆柱形的铁棒上（如图1所示）；

B．测摆长l：用刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出摆球的直径d，摆长l=l′+；

C．测周期T：将摆球拉起一个角度，然后放开，当小球运动到最低点时按下秒表，测量单摆30次全振动的时间t，算出单摆周期T=（如图2所示）；

D．将所测得的l和T填入表格，分析数据得出单摆的周期和摆长的关系。

E．改变摆长，重复步骤BCD。

从上面操作步骤中找出两处错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。

___________；___________。

②用游标卡尺测小球直径时（如图3所示），其读数为___________cm，用秒表测出小球完成30次全振动（如图4所示）的时间为___________s。

【答案】    ①. 细线不能缠绕在圆柱形金属棒上（或细线悬挂点应该固定等）；    ②. 拉开角度太大（细线与竖直方向偏角应小于5°等）。    ③. 1.160    ④. 41.6

【解析】

【详解】①[1] 另一端缠绕在铁架台上细杆上，小球摆动时，摆长会发生变化，所以线不应缠绕在铁杆上，这样会使悬点不固定，摆长变化．应将悬点固定；

[2]摆角较大，摆球的运动不能看成简谐运动，所以摆角一般不超过5°；

②[3]游标卡尺的主尺读数为11mm，游标读数为12×0.05mm=0.60mm，所以最终读数为11.60mm=1.160cm；

[4]由图所示秒表可知，分针示数为0.5min=30s，秒针示数为11.6s，则秒表示数为30s+11.6s=41.6s；

12. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时，

（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为________；

A．20cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台

B．100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台

C．100cm长的结实的细线、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台

D．100cm长的结实的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台

（2）若摆球的直径为D，悬线长为L，则摆长为________；

（3）为了减小测量周期的误差，应在摆球经过最________（填“高”或“低”）点时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加1，当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为________秒；

（4）实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是________；

A．测量摆长的时候，未加小球半径

B．停止计数时，未及时按下秒表

C．测出n次全振动时间为t，误作为（n + 1）次全振动时间进行计算

D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了

【答案】    ①. B    ②.     ③. 低    ④.     ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1]为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为：100cm长的结实的细线、为减小振动过程中空气阻力的影响，可用小钢球，除此之外还用秒表、米尺、铁架台。

故选B。

（2）[2]若摆球的直径为D，悬线长为L，则摆长为，单摆的摆角满足条件。

（3）[3][4]为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最低点的位置时开始计时，并计数为1；摆球每次通过该位置时计数加1，当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为

（4）[5]实验时某同学测得g值偏大，根据

A．测量摆长的时候，未加小球半径测得的g会偏小，故A错误；

B．停止计数时，未及时按下秒表，计算周期偏大，测得g会偏小，故B错误；

C．测出n次全振动时间为t，误作为次全振动时间进行计算，则周期偏小，则g值偏大，故C正确；

D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了，则测得的周期偏大，则测得的g值偏小，故D错误。

故选C。

四、解答题

13. 一水平弹簧振子做简谐运动的位移与时间的关系如图。

（1）该简谐运动的周期和振幅分别是多少；

（2）写出该简谐运动的表达式；

（3）求时振子的位移。

【答案】（1），；（2）或；（3）

【解析】

【详解】（1）由题图知，周期与振幅为

（2）由

又因为

或者

所以振子做简谐运动的表达式为

或

（3）当时位移为

14. 如图所示，轻弹簧的下端系着AB两球，，系统静止时弹簧伸长，未超出弹性限度。若剪断AB间的细绳，则A在竖直方向做简谐运动。求：

(1)弹簧的劲度系数。

(2)的振幅多大。

(3)球的最大加速度多大。（取）

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【分析】

【详解】(1)挂AB两球时有

解得

(2)剪断AB间细绳后，球平衡时由

可得，弹簧的伸长量为

刚剪断细绳时弹簧比球平衡时多伸长的长度就是振幅，即

(3)振动中球的最大加速度

15. 如图所示，OA为一单摆，B是穿在一根较长细线上的小球，让OA偏离竖直方向一很小的角度，在放手让A球向下摆动的同时，另一小球B从与O点等高处由静止开始下落，当A球摆到最低点时，B球也恰好到达与A同一水平面处，求B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比．(取g＝10m/s2，π2＝10)

【答案】， n=0，1，2，3……

【解析】

【详解】单摆的周期公式

      ①

当A球摆到最低点所用的时间

   n=0，1，2，3……     ②

由牛顿第二定律，B的加速度

       ③

由运动学公式

      ④

由①②③④解得

， n=0，1，2，3……