2020高中物理 第1、2章 機械振動 機械波 7單元測試 魯科版選修3-4

1、第1、2章機械振動機械波單元測試 (時間60分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分)1下列關于波的衍射的說法正確的是()A衍射是一切波特有的現(xiàn)象B對同列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象，故A正確，C錯誤；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以B正確；聲波的波長在1.7 cm到17 m之間，一般常見的障礙物或孔的大小與之比較較小，正是由于聲波的波長較長，聲波才容易發(fā)生明顯的

2、衍射現(xiàn)象，即D正確答案：ABD2一列向x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時的波形如圖1所示，A、B、C分別是x0、x1 m和x2 m處的三個質(zhì)點已知該波周期為4 s，則 ()A對質(zhì)點A來說，在第1 s內(nèi)回復力對它做正功B對質(zhì)點A來說，在第1 s內(nèi)回復力對它做負功C對質(zhì)點B和C來說，在第1 s內(nèi)回復力對它們做功相同D對質(zhì)點B和C來說，在第1 s內(nèi)回復力對它們做功不同解析：由波的傳播方向向右可判斷A、B、C三個質(zhì)點的振動方向，四分之一周期內(nèi)，A質(zhì)點遠離平衡位置，回復力做負功，動能轉(zhuǎn)化為勢能；B向下振動，C向上振動，回復力對B做正功，對C做負功答案：BD3一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖2所示，下列說法正確的

3、是 ()圖2A質(zhì)點振動頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點的速度是零D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同解析：根據(jù)振動圖象可知：該簡諧運動周期T4 s，所以頻率f0.25 Hz，A錯；10 s內(nèi)質(zhì)點通過路程x4A10A102 cm20 cm，B正確；第4 s末質(zhì)點經(jīng)過平衡位置，速度最大，C錯；在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等，方向相反，D錯答案：B4如圖3所示，為一列簡諧橫波在某一時刻的波的圖象，A、B、C是介質(zhì)中的三個質(zhì)點已知波是向x正方向傳播的，波速為v20 m/s，下列說法中正確的是 ()A這列波的波長是10 mB質(zhì)點A的

4、振幅為零C質(zhì)點B此刻向y軸正方向運動D質(zhì)點C再經(jīng)過0.15 s通過平衡位置解析：由圖可知，12 m，A錯誤；各質(zhì)點的振幅均相同，均為0.4 cm，B錯誤；此波沿x軸正方向傳播，由“上下坡法”可判定，B此刻向y軸正方向運動，C正確；由T0.6 s，經(jīng)過t0.15 s，C點剛好經(jīng)過平衡位置，D正確答案：CD5如圖4所示為一在光滑的水平面上振動的彈簧振子的振動圖象，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，在圖中A點對應的時刻 ()A振子所受的彈力大小為0.5 N，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04 s內(nèi)振子做了1.75次全振動D在04 s內(nèi)振子通過的路程為0.35 cm，位移為0解

5、析：由圖可知A在t軸上方，位移x0.25 cm，所以彈力Fkx5 N，即彈力大小為5 N，方向指向x軸負方向，選項A不正確；由圖可知過A點作圖線的切線，該切線與x軸的正方向的夾角小于90，切線斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，選項B正確由圖可看出，t0、t4 s時刻振子的位移都是最大，且都在t軸的上方，在04 s內(nèi)完成兩次全振動，選項C錯誤；由于t0時刻和t4 s時刻振子都在最大位移處，所以在04 s內(nèi)振子的位移為零，又由于振幅為0.50 cm，在04 s內(nèi)振子完成了兩次全振動，所以在這段時間內(nèi)振子通過的路程為240.50cm4 cm，故選項D錯誤故答案為B. 答案：B6一頻率為6

6、00 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半徑為0.80 m的圓周做勻速圓周運動，一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖5所示，下列判斷正確的是 ()A觀察者接收到聲源在A點發(fā)出聲音的頻率大于600 HzB觀察者接收到聲源在B點發(fā)出聲音的頻率等于600 HzC觀察者接收到聲源在C點發(fā)出聲音的頻率等于600 HzD觀察者接收到聲源在D點發(fā)出聲音的頻率小于600 Hz解析：在B、D兩處波源與接收者之間的相對速度垂直于它們的連線，此時接收者接收到的頻率等于聲源發(fā)出的聲音的頻率，故B正確D錯誤；在A處波源與接收者連線上的相對運動是相互靠近，故觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率要高，故A

7、正確，同理C錯誤 答案：AB7內(nèi)燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都伴隨有噪聲，消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題如圖6所示是干涉型消聲器的結構及氣流運行圖有一列波長為的聲波沿水平管道自左向右傳播，當入射波到達a處時分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，若r|r2r1|，則r應該等于 ()A波長的整數(shù)倍B半波長的奇數(shù)倍C波長的奇數(shù)倍 D半波長的偶數(shù)倍解析：要使兩列波在b處相遇且振動減弱，則r|r2r1|n(2n1)(n0、1、2)即半波長的奇數(shù)倍，故B對，A、C、D錯答案：B8在一單擺裝置中，擺動物體是個裝滿水的空心小球，球的正下方有一小孔，當擺開始以小角度擺

8、動時，讓水從球中連續(xù)流出，直到流完為止，由此擺球的周期將()A逐漸增大 B逐漸減小C先增大后減小 D先減小后增大解析：單擺小角度擺動，做簡諧運動的周期為T2，式中l(wèi)為擺長，其值為懸點到擺動物體重心之間的距離，當小球裝滿水時，重心在球心，水流完后，重心也在球心，但水剛流出過程中重心要降低，因此，在水的整個流出過程中，重心位置先下降后上升，即擺長l先增大后減小，所以擺動周期將先增大后減小答案：C9如圖7所示，均勻介質(zhì)中振動情況完全相同的兩波源S1、S2分別位于x12101m和x212101m處，t0時刻以頻率為f10 Hz同時開始向上振動，振幅為A2 cm，波的傳播速度為v4 m/s，P、M、Q三

9、質(zhì)點的平衡位置離O點距離分別為OP0.2 m和OM0.5 m、OQ0.8 m則下列關于各質(zhì)點運動情況判斷正確的是 ()圖7At0.1 s時刻質(zhì)點Q開始沿y軸正方向運動B經(jīng)t0.175 s，質(zhì)點P通過的路程為14 cmCt0.275 s時刻，質(zhì)點M的位移為4 cmDt0.35 s時刻，S1S2之間(不包括S1、S2點)振動位移為零的點共有三處解析：由vf，波長0.4 m，t0.1 s時刻，S1波正好傳播到P點，S2波正好傳播到Q點，則Q質(zhì)點起振方向與波源S2起振方向相同，即沿y軸正方向運動，A對；t0.175 s時刻，兩列波均傳播到M點，P質(zhì)點已經(jīng)振動了0.075 s，即0.75個周期，處于波谷

10、位置，路程為3A6 cm，B錯；t0.275 s時刻，M質(zhì)點正好在兩列波的傳播下振動了一個周期，仍然處于平衡位置，位移為0，C錯；t0.35 s時刻，兩列波分別傳播到彼此的波源處，此時兩列波重合，振動位移為零的點(不包括S1、S2)有0、2、4、6、8、10這些質(zhì)點，D錯答案：A10一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，其振幅為2 cm，波速為30 cm/s，在傳播過程中，介質(zhì)中相距30 cm的兩質(zhì)點a、b，某時刻均在x軸上方距離x軸1 cm的位置，此時兩質(zhì)點運動方向相反，如圖8所示，則下列說法正確的是()A從此時刻起，經(jīng)過1秒鐘a質(zhì)點運動到b位置處B此時a、b兩質(zhì)點加速度大小相等，方向相反Cb質(zhì)點

11、可能比a質(zhì)點先回到平衡位置Da質(zhì)點速度最大時，b質(zhì)點速度為0解析：波速v30 cm/s，波在1秒鐘前進30 cm，但介質(zhì)中各質(zhì)點并不隨波遷移，故A錯誤；此時刻a、b兩質(zhì)點位移相同，回復力的大小和方法均相同，因此加速度的大小、方向均相同，B錯誤；a和b兩點的距離可能大于且小于，也可能小于且大于，因此，當a點在平衡位置，速度最大時，b質(zhì)點一定不在波峰或波谷，因此D錯誤；當a、b間距大于且小于時，a向上運動，b向下運動，b質(zhì)點比a質(zhì)點先回到平衡位置，C正確答案：C二、實驗與計算題(本題共4小題，共50分)11(10分)某同學在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請你判斷是否恰當(填“是”或“否”)把

12、單擺從平衡位置拉開約5釋放：_；在擺球經(jīng)過最低點時啟動秒表計時：_；用秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期：_.(2)該同學改進測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見表用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數(shù)如圖9所示，該球的直徑為_ mm.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨_的增大而增大數(shù)據(jù)組編號擺長/mm擺球質(zhì)量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4解析：(1)單擺在最大擺角不超過10時可看做是簡諧運動擺球經(jīng)過最低點時速度最大，滯留的時間最短，計時誤差最小為減小測量周期

13、時的誤差，應測單擺完成3050次全振動所用的時間來求出周期(2)螺旋測微器上的固定刻度讀數(shù)為20.5 mm，可動部分的讀數(shù)約為18.5，則測量結果為20.5 mm18.50.01 mm20.685 mm.分析表中數(shù)據(jù)可以看出，擺長不變時周期不變，擺長變化時周期才發(fā)生變化答案：(1)是是否20.685(20.68320.687)(2)擺長12(15分)一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖10甲所示，從該時刻開始計時，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖10乙所示圖10(1)若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為多少？(2)若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸應滿足什么

14、條件？(3)從該時刻起，再經(jīng)過t0.4 s，P質(zhì)點通過的路程和波傳播的距離分別為多少？(4)若t0時振動剛剛傳到A點，從該時刻起再經(jīng)多長時間圖甲中橫坐標為45 m的質(zhì)點(未畫出)第二次位于波峰？解析：(1)由振動圖象可以看出，此波的周期為0.8 s，所以頻率為1.25 Hz.因為發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件是兩列波的頻率相等，所以另一列波的頻率為1.25 Hz.(2)由波動圖象可以看出，此波的波長為20 m，當障礙物的尺寸小于或等于20 m時能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)因為t0.4 s，所以質(zhì)點P通過的路程為4 cm.在內(nèi)波傳播的距離為10 m.(4)由A點t0時刻向上振動知，波沿x軸正方向傳播，波速v

15、 m/s25 m/s.x45 m處的質(zhì)點第一次到達波峰的時間t1 s1 s此質(zhì)點第二次位于波峰的時間tt1T1.8 s.答案：(1)1.25 Hz(2)小于或等于20 m(3)4 cm,10 m(4)1.8 s13(12分)一列橫波在x軸上傳播，t10和t20.005s時的波形，如圖11所示的實線和虛線，求：(1)設周期大于(t2t1)，求波速；(2)設周期小于(t2t1)，并且波速為6000 m/s，求波的傳播方向解析：當波傳播時間小于周期時，波沿傳播方向前進的距離小于一個波長，當波傳播的時間大于周期時，波沿傳播方向前進的距離大于波長，這時從波形的變化上看出的傳播距離加上幾個波長才是波實際傳

16、播的距離(1)因tt2t1T，所以波傳播的距離可以直接由圖讀出若波向右傳播，則在0.005 s內(nèi)傳播了2 m，故波速為v m/s400 m/s.若波向左傳播，則在0.005 s內(nèi)傳播了6 m，故波速為v m/s1200 m/s.(2)因tt2t1T，所以傳播的距離大于一個波長，在t內(nèi)傳播的距離為：xvt60000.005 m30 mx30 m3，因此，波的傳播方向沿x軸的負方向答案：見解析14(13分)質(zhì)量為m的均勻方形木塊在平靜的水面上處于平衡狀態(tài)，用力F向下壓木塊使之向下移動距離d，然后松開手，不計水的粘滯作用，木塊做簡諧運動(1)當木塊正好經(jīng)過平衡位置向下運動時，某同學開始觀察木塊的振動過程，該同學發(fā)現(xiàn)經(jīng)過0.5 s后木塊第一次回到平衡位置已知d2 cm，取豎直向上為正方向，請將該同學觀