江苏省高邮市三垛中学2024年高二物理周练四（选修一2.1-2.3）（含解析）
文档属性
| 名称 | 江苏省高邮市三垛中学2024年高二物理周练四（选修一2.1-2.3）（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-10 17:37:03 | ||
图片预览
文档简介
高二物理周练四（选修一2.1-2.3）
一、单选题
1．关于物理概念的描述，下列说法正确的是（ ）
A．由于功是标量，所以的功大于的功
B．若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态
C．两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定为负
D．若质点做简谐运动，若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也为正值
2．如图甲所示，有一电荷均匀分布的固定金属圆环，圆心为O，轴线上的电场强度分布如图乙所示。现有一带负电的粒子（重力不计）由轴线上的P点运动到Q点，并且OP＝OQ＝L。以x轴的正向为电场强度的正方向，关于粒子由P运动到Q的过程分析，下列说法正确的是（ ）
A．金属圆环带负电 B．带电粒子在O点时加速度最大
C． D．带电粒子在P与Q间做简谐运动
3．P、Q两个质点做简谐运动的振动图像如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．P、Q的振幅之比是2∶1
B．P、Q的振动周期之比是2∶1
C．P、Q在0~1.2s内经过的路程之比是1∶1
D．时刻，P、Q的位移大小之比是4∶5
4．如图所示，质量为m的物块放置在质量为M的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T，振动过程中m、M之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为k、物块和木板之间的动摩擦因数为，则下列说法正确的是（ ）。
A．若物块在t时刻和时刻受到的摩擦力大小相等，方向相反，则一定等于的整数倍
B．若，则在t时刻和时刻，弹簧的长度一定相同
C．木板做简谐运动所受的合力就是弹簧的弹力
D．当整体离开平衡位置的位移为x时，物块与木板间的摩擦力大小等于
5．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在光滑的水平面上的A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧振子，振动周期为1.6s，振幅为24cm
B．0.5s末和1.1s末，振子的速度相同
C．在时间内，振子的速度和加速度方向始终相反
D．振子做简谐运动的表达式为
6．如图所示为做简谐运动的质点位移随时间变化图像，则下列说法正确的是（ ）
A．质点在时刻位移方向为y轴负方向
B．时间内，质点的速度与加速度方向相反
C．质点在任意一个1.25s内通过的路程均为50cm
D．质点的振动方程为
7．将一轻弹簧与小球组成弹簧振子竖直悬挂，上端装有记录弹力的拉力传感器，当振子上下振动时，弹力随时间的变化规律如图所示。已知重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．小球的质量为2kg，振动的周期为4s
B．0~2s内，小球受回复力的冲量大小为0
C．0~2s内和2~4s内，小球受弹力的冲量方向相反
D．0~2s内，小球受弹力的冲量大小为40N·s
8．如图，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在竖直墙面上，A通过轻绳跨过轻质定滑轮与质量为m的物体B连接，绳、弹簧与光滑水平桌面平行，A离滑轮足够远、B离地面足够高。初始时A位于O点，弹簧处于原长。现将A由静止释放，设A相对O点的位移为x、速度为v、加速度为a、运动时间为t，弹簧弹力大小为F，轻绳张力大小为T，重力加速度为g。从开始运动到A第一次回到O点，下列图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时振子正在做加速度增大的减速运动
C．和时，振子的加速度完全相同
D．到的时间内，振子的速度逐渐减小
10．如图所示，质量均为m的四个小球A、B、C、D，通过轻绳或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g，两根弹簧的劲度系数均为k，不计空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．若将 B、C间的细线剪断，此后A、B间弹簧始终处于拉伸状态
B．若将 B、C间的细线剪断，此后 B的加速度最大值为3g
C．若将B、C间的细线剪断，落地前C、D与轻弹簧组成的系统机械能守恒
D．若将C、D间的弹簧剪断，此后C的最大动能为
11．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当振子位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。振子的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子位移的表达式为
B．时，振子的速度方向沿切线方向向右下
C．振子在B点的加速度大小为g
D．振子的动能和弹簧的弹性势能之和保持不变
12．轻弹簧上端连接在箱子顶部中点，下端固定一小球，整个装置静止在水平地面上方。现将箱子和小球由静止释放，箱子竖直下落h后落地，箱子落地后瞬间速度减为零且不会反弹。此后小球运动过程中，箱子对地面的压力最小值恰好为零。整个过程小球未碰到箱底，弹簧劲度系数为k，箱子和小球的质量均为m，重力加速度为g。忽略空气阻力，弹簧的形变始终在弹性限度内。下列说法不正确的是（ ）
A．箱子下落过程中，箱子机械能守恒
B．箱子落地后，弹簧弹力的最大值为3mg
C．箱子落地后，小球运动的最大速度为
D．箱子与地面碰撞损失的机械能为
二、解答题
13.质量为并带有电荷的物块与一端固定的弹簧相连，弹簧弹性系数为，整个装置放在匀强电场（）中。不计摩擦，如图所示。起始时，物块与弹簧处于自由状态，取物块的起始位置为，由静止开始运动。求：
(1)物块的平衡位置；
(2)物块做简谐运动的周期T；
(3)物块的最大位移。
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)A的振幅多大。
(3)A球的最大加速度多大。（g取）
15.如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）细线断裂前瞬间的张力大小；
（2）从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t；
（3）细线断裂后，小球A到达O点时的速度大小。
16．如图所示，在倾角为的斜面上有一质量为的物块A与劲度系数的轻弹簧拴接。初始时刻物块A在图中P点处于静止状态，斜面上的O点位于P点上方处，O点以下为光滑斜面，O点以上为动摩擦因数的粗糙斜面。现将质量为的物块B从距O点上方L处由静止释放，B下滑过程中与静止的物块A碰撞后立即共速但不粘连，碰撞时间极短，从碰后到A、B分离前，二者一起的运动可以视为简谐运动。A、B两物块均可视为质点，已知弹簧的弹性势能，弹簧振子简谐运动的周期为。重力加速度，，。则：
(1)若，求A、B两物块的碰后瞬间的共同速度为多大；
(2)若，从A、B两物块相碰的位置开始，求A、B共同沿斜面向下运动的最大位移的值及A、B弹簧组成的弹簧振子的振幅；
(3)若，A、B碰撞后共同沿斜面做简谐运动的过程中，当A、B在某位置发生分离后，立即把B拿走。求物体A与B分离后，物体A回到初始位置P点处需要经过多长时间t？
17．如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。一质量为的物块从其正上方某处由静止下落，下落落至薄板上后和薄板始终粘连，下落到最低位置，下落到最低位置过程中加速度随位置变化的图像如图乙所示。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，（取10，取）求：
(1)下落到最低位置的加速度；
(2)若弹簧振子的周期公式为，求物块做简谐运动时的周期；
(3)下落到最低点开始计时，用正弦函数表示出振动方程（向下为正方向）。
参考答案：
1.C 2. C 3. D 4. D 5. C 6. D
7. B 8. B 9. A 10. A 11. C 12.A
13. (1) (2) s (3)0.5m
14. (1)40N/m；(2)12.5cm；(3)50m/s2
15.【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）A静止于O点平衡时，有A、B组成的简谐振动中，
振幅为由对称性，小球A向右运动至最远点时，对A有
对B有联立解得
（2）细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为
则A球单独做简谐振动的振动方程为
当小球A第一次返回O点时，有可得
（3）细线断裂后，小球A到达O点时，有解得
16．(1) (2)0.9m，0.6m
(3)或（n=0，1，2，3…）
【详解】（1）碰撞前，对B分析，根据动能定理有
碰撞过程，根据动量守恒定律有 解得
（2）碰撞之前对A进行分析，根据平衡条件有解得
碰撞后对A、B整体分析，当整体处于平衡位置时有 解得
令A、B碰撞后到速度为0全程的位移为x，根据动能定理有
弹簧弹力做功
解得 则振幅为
（3）A、B分离时有
可知，当弹簧处于原长时A、B分离，从A、B碰撞后到A、B分离过程有
其中为碰撞后的速度，结合（1）所述可知 解得
结合上述有， 解得，
A物体从A、B分离到再次运动到最低点过程有
解得
则此种情景分离后的振幅 可知
即分离时的位置相对于平衡位置的间距等于振幅的一半。分离后A简谐运动的周期
由于分离时的位置相对于平衡位置的间距等于振幅的一半，可知，A从分离时刻第一次到达速度为0经历时间为，根据简谐运动的对称性可知，物当体A与B分离后，物体A回到初始位置P点速度方向沿斜面向下时，所需要时间（n=0，1，2，3…）
解得（n=0，1，2，3…）
当物体A与B分离后，物体A回到初始位置P点速度方向沿斜面向上时，所需要时间
（n=0，1，2，3…）
解得（n=0，1，2，3…）
17．(1)，方向竖直向上 (2) (3)
【详解】（1）设物块加速度为零时，物块的位移为，根据 可得
可知与坐标轴围成的面积等于速度平方的一半，则
解得
由图乙可知，下落到最低位置的加速度方向竖直向上。
（2）物块位于平衡位置时有
物块做简谐运动时的周期
（3）物块做简谐运动时的振幅为
振动方程为
一、单选题
1．关于物理概念的描述，下列说法正确的是（ ）
A．由于功是标量，所以的功大于的功
B．若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态
C．两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定为负
D．若质点做简谐运动，若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也为正值
2．如图甲所示，有一电荷均匀分布的固定金属圆环，圆心为O，轴线上的电场强度分布如图乙所示。现有一带负电的粒子（重力不计）由轴线上的P点运动到Q点，并且OP＝OQ＝L。以x轴的正向为电场强度的正方向，关于粒子由P运动到Q的过程分析，下列说法正确的是（ ）
A．金属圆环带负电 B．带电粒子在O点时加速度最大
C． D．带电粒子在P与Q间做简谐运动
3．P、Q两个质点做简谐运动的振动图像如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．P、Q的振幅之比是2∶1
B．P、Q的振动周期之比是2∶1
C．P、Q在0~1.2s内经过的路程之比是1∶1
D．时刻，P、Q的位移大小之比是4∶5
4．如图所示，质量为m的物块放置在质量为M的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T，振动过程中m、M之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为k、物块和木板之间的动摩擦因数为，则下列说法正确的是（ ）。
A．若物块在t时刻和时刻受到的摩擦力大小相等，方向相反，则一定等于的整数倍
B．若，则在t时刻和时刻，弹簧的长度一定相同
C．木板做简谐运动所受的合力就是弹簧的弹力
D．当整体离开平衡位置的位移为x时，物块与木板间的摩擦力大小等于
5．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在光滑的水平面上的A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧振子，振动周期为1.6s，振幅为24cm
B．0.5s末和1.1s末，振子的速度相同
C．在时间内，振子的速度和加速度方向始终相反
D．振子做简谐运动的表达式为
6．如图所示为做简谐运动的质点位移随时间变化图像，则下列说法正确的是（ ）
A．质点在时刻位移方向为y轴负方向
B．时间内，质点的速度与加速度方向相反
C．质点在任意一个1.25s内通过的路程均为50cm
D．质点的振动方程为
7．将一轻弹簧与小球组成弹簧振子竖直悬挂，上端装有记录弹力的拉力传感器，当振子上下振动时，弹力随时间的变化规律如图所示。已知重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．小球的质量为2kg，振动的周期为4s
B．0~2s内，小球受回复力的冲量大小为0
C．0~2s内和2~4s内，小球受弹力的冲量方向相反
D．0~2s内，小球受弹力的冲量大小为40N·s
8．如图，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在竖直墙面上，A通过轻绳跨过轻质定滑轮与质量为m的物体B连接，绳、弹簧与光滑水平桌面平行，A离滑轮足够远、B离地面足够高。初始时A位于O点，弹簧处于原长。现将A由静止释放，设A相对O点的位移为x、速度为v、加速度为a、运动时间为t，弹簧弹力大小为F，轻绳张力大小为T，重力加速度为g。从开始运动到A第一次回到O点，下列图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时振子正在做加速度增大的减速运动
C．和时，振子的加速度完全相同
D．到的时间内，振子的速度逐渐减小
10．如图所示，质量均为m的四个小球A、B、C、D，通过轻绳或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g，两根弹簧的劲度系数均为k，不计空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．若将 B、C间的细线剪断，此后A、B间弹簧始终处于拉伸状态
B．若将 B、C间的细线剪断，此后 B的加速度最大值为3g
C．若将B、C间的细线剪断，落地前C、D与轻弹簧组成的系统机械能守恒
D．若将C、D间的弹簧剪断，此后C的最大动能为
11．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当振子位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。振子的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子位移的表达式为
B．时，振子的速度方向沿切线方向向右下
C．振子在B点的加速度大小为g
D．振子的动能和弹簧的弹性势能之和保持不变
12．轻弹簧上端连接在箱子顶部中点，下端固定一小球，整个装置静止在水平地面上方。现将箱子和小球由静止释放，箱子竖直下落h后落地，箱子落地后瞬间速度减为零且不会反弹。此后小球运动过程中，箱子对地面的压力最小值恰好为零。整个过程小球未碰到箱底，弹簧劲度系数为k，箱子和小球的质量均为m，重力加速度为g。忽略空气阻力，弹簧的形变始终在弹性限度内。下列说法不正确的是（ ）
A．箱子下落过程中，箱子机械能守恒
B．箱子落地后，弹簧弹力的最大值为3mg
C．箱子落地后，小球运动的最大速度为
D．箱子与地面碰撞损失的机械能为
二、解答题
13.质量为并带有电荷的物块与一端固定的弹簧相连，弹簧弹性系数为，整个装置放在匀强电场（）中。不计摩擦，如图所示。起始时，物块与弹簧处于自由状态，取物块的起始位置为，由静止开始运动。求：
(1)物块的平衡位置；
(2)物块做简谐运动的周期T；
(3)物块的最大位移。
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)A的振幅多大。
(3)A球的最大加速度多大。（g取）
15.如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）细线断裂前瞬间的张力大小；
（2）从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t；
（3）细线断裂后，小球A到达O点时的速度大小。
16．如图所示，在倾角为的斜面上有一质量为的物块A与劲度系数的轻弹簧拴接。初始时刻物块A在图中P点处于静止状态，斜面上的O点位于P点上方处，O点以下为光滑斜面，O点以上为动摩擦因数的粗糙斜面。现将质量为的物块B从距O点上方L处由静止释放，B下滑过程中与静止的物块A碰撞后立即共速但不粘连，碰撞时间极短，从碰后到A、B分离前，二者一起的运动可以视为简谐运动。A、B两物块均可视为质点，已知弹簧的弹性势能，弹簧振子简谐运动的周期为。重力加速度，，。则：
(1)若，求A、B两物块的碰后瞬间的共同速度为多大；
(2)若，从A、B两物块相碰的位置开始，求A、B共同沿斜面向下运动的最大位移的值及A、B弹簧组成的弹簧振子的振幅；
(3)若，A、B碰撞后共同沿斜面做简谐运动的过程中，当A、B在某位置发生分离后，立即把B拿走。求物体A与B分离后，物体A回到初始位置P点处需要经过多长时间t？
17．如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。一质量为的物块从其正上方某处由静止下落，下落落至薄板上后和薄板始终粘连，下落到最低位置，下落到最低位置过程中加速度随位置变化的图像如图乙所示。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，（取10，取）求：
(1)下落到最低位置的加速度；
(2)若弹簧振子的周期公式为，求物块做简谐运动时的周期；
(3)下落到最低点开始计时，用正弦函数表示出振动方程（向下为正方向）。
参考答案：
1.C 2. C 3. D 4. D 5. C 6. D
7. B 8. B 9. A 10. A 11. C 12.A
13. (1) (2) s (3)0.5m
14. (1)40N/m；(2)12.5cm；(3)50m/s2
15.【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）A静止于O点平衡时，有A、B组成的简谐振动中，
振幅为由对称性，小球A向右运动至最远点时，对A有
对B有联立解得
（2）细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为
则A球单独做简谐振动的振动方程为
当小球A第一次返回O点时，有可得
（3）细线断裂后，小球A到达O点时，有解得
16．(1) (2)0.9m，0.6m
(3)或（n=0，1，2，3…）
【详解】（1）碰撞前，对B分析，根据动能定理有
碰撞过程，根据动量守恒定律有 解得
（2）碰撞之前对A进行分析，根据平衡条件有解得
碰撞后对A、B整体分析，当整体处于平衡位置时有 解得
令A、B碰撞后到速度为0全程的位移为x，根据动能定理有
弹簧弹力做功
解得 则振幅为
（3）A、B分离时有
可知，当弹簧处于原长时A、B分离，从A、B碰撞后到A、B分离过程有
其中为碰撞后的速度，结合（1）所述可知 解得
结合上述有， 解得，
A物体从A、B分离到再次运动到最低点过程有
解得
则此种情景分离后的振幅 可知
即分离时的位置相对于平衡位置的间距等于振幅的一半。分离后A简谐运动的周期
由于分离时的位置相对于平衡位置的间距等于振幅的一半，可知，A从分离时刻第一次到达速度为0经历时间为，根据简谐运动的对称性可知，物当体A与B分离后，物体A回到初始位置P点速度方向沿斜面向下时，所需要时间（n=0，1，2，3…）
解得（n=0，1，2，3…）
当物体A与B分离后，物体A回到初始位置P点速度方向沿斜面向上时，所需要时间
（n=0，1，2，3…）
解得（n=0，1，2，3…）
17．(1)，方向竖直向上 (2) (3)
【详解】（1）设物块加速度为零时，物块的位移为，根据 可得
可知与坐标轴围成的面积等于速度平方的一半，则
解得
由图乙可知，下落到最低位置的加速度方向竖直向上。
（2）物块位于平衡位置时有
物块做简谐运动时的周期
（3）物块做简谐运动时的振幅为
振动方程为