2020高中物理 第1、2章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 7單元測(cè)試 魯科版選修3-4

1、第1、2章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波單元測(cè)試 (時(shí)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(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是()A衍射是一切波特有的現(xiàn)象B對(duì)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(zhǎng)較大解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象，故A正確，C錯(cuò)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(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以B正確；聲波的波長(zhǎng)在1.7 cm到17 m之間，一般常見(jiàn)的障礙物或孔的大小與之比較較小，正是由于聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，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(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)的波形如圖1所示，A、B、C分別是x0、x1 m和x2 m處的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)已知該波周期為4 s，則 ()A對(duì)質(zhì)點(diǎn)A來(lái)說(shuō)，在第1 s內(nèi)回復(fù)力對(duì)它做正功B對(duì)質(zhì)點(diǎn)A來(lái)說(shuō)，在第1 s內(nèi)回復(fù)力對(duì)它做負(fù)功C對(duì)質(zhì)點(diǎn)B和C來(lái)說(shuō)，在第1 s內(nèi)回復(fù)力對(duì)它們做功相同D對(duì)質(zhì)點(diǎn)B和C來(lái)說(shuō)，在第1 s內(nèi)回復(fù)力對(duì)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(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，四分之一周期內(nèi)，A質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置，回復(fù)力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；B向下振動(dòng)，C向上振動(dòng)，回復(fù)力對(duì)B做正功，對(duì)C做負(fù)功答案：BD3一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖2所示，下列說(shuō)法正確的

3、是 ()圖2A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零D在t1 s和t3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同解析：根據(jù)振動(dòng)圖象可知：該簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期T4 s，所以頻率f0.25 Hz，A錯(cuò)；10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)路程x4A10A102 cm20 cm，B正確；第4 s末質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置，速度最大，C錯(cuò)；在t1 s和t3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等，方向相反，D錯(cuò)答案：B4如圖3所示，為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波的圖象，A、B、C是介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)已知波是向x正方向傳播的，波速為v20 m/s，下列說(shuō)法中正確的是 ()A這列波的波長(zhǎng)是10 mB質(zhì)點(diǎn)A的

4、振幅為零C質(zhì)點(diǎn)B此刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D質(zhì)點(diǎn)C再經(jīng)過(guò)0.15 s通過(guò)平衡位置解析：由圖可知，12 m，A錯(cuò)誤；各質(zhì)點(diǎn)的振幅均相同，均為0.4 cm，B錯(cuò)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(yùn)動(dòng)，C正確；由T0.6 s，經(jīng)過(guò)t0.15 s，C點(diǎn)剛好經(jīng)過(guò)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(dòng)的彈簧振子的振動(dòng)圖象，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 ()A振子所受的彈力大小為0.5 N，方向指向x軸的負(fù)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(dòng)D在04 s內(nèi)振子通過(guò)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(fù)方向，選項(xiàng)A不正確；由圖可知過(guò)A點(diǎn)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(xiàng)B正確由圖可看出，t0、t4 s時(shí)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(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于t0時(shí)刻和t4 s時(shí)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(dòng)，所以在這段時(shí)間內(nèi)振子通過(guò)的路程為240.50cm4 cm，故選項(xiàng)D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)，一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn)的P點(diǎn)且相對(duì)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(diǎn)發(fā)出聲音的頻率大于600 HzB觀察者接收到聲源在B點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率等于600 HzC觀察者接收到聲源在C點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率等于600 HzD觀察者接收到聲源在D點(diǎn)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(duì)速度垂直于它們的連線，此時(shí)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(cuò)誤；在A處波源與接收者連線上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(cuò)誤 答案：AB7內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過(guò)程中都伴隨有噪聲，消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題如圖6所示是干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行圖有一列波長(zhǎng)為的聲波沿水平管道自左向右傳播，當(dāng)入射波到達(dá)a處時(shí)分成兩束相干波，它們分別通過(guò)r1和r2的路程，再在b處相遇，若r|r2r1|，則r應(yīng)該等于 ()A波長(zhǎng)的整數(shù)倍B半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍C波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 D半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍解析：要使兩列波在b處相遇且振動(dòng)減弱，則r|r2r1|n(2n1)(n0、1、2)即半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故B對(duì)，A、C、D錯(cuò)答案：B8在一單擺裝置中，擺動(dòng)物體是個(gè)裝滿水的空心小球，球的正下方有一小孔，當(dāng)擺開(kāi)始以小角度擺

8、動(dòng)時(shí)，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：?jiǎn)螖[小角度擺動(dòng)，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)2，式中l(wèi)為擺長(zhǎng)，其值為懸點(diǎn)到擺動(dòng)物體重心之間的距離，當(dāng)小球裝滿水時(shí)，重心在球心，水流完后，重心也在球心，但水剛流出過(guò)程中重心要降低，因此，在水的整個(gè)流出過(guò)程中，重心位置先下降后上升，即擺長(zhǎng)l先增大后減小，所以擺動(dòng)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(dòng)情況完全相同的兩波源S1、S2分別位于x12101m和x212101m處，t0時(shí)刻以頻率為f10 Hz同時(shí)開(kāi)始向上振動(dòng)，振幅為A2 cm，波的傳播速度為v4 m/s，P、M、Q三

9、質(zhì)點(diǎn)的平衡位置離O點(diǎn)距離分別為OP0.2 m和OM0.5 m、OQ0.8 m則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是 ()圖7At0.1 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)B經(jīng)t0.175 s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為14 cmCt0.275 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為4 cmDt0.35 s時(shí)刻，S1S2之間(不包括S1、S2點(diǎn))振動(dòng)位移為零的點(diǎn)共有三處解析：由vf，波長(zhǎng)0.4 m，t0.1 s時(shí)刻，S1波正好傳播到P點(diǎn)，S2波正好傳播到Q點(diǎn)，則Q質(zhì)點(diǎn)起振方向與波源S2起振方向相同，即沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，A對(duì)；t0.175 s時(shí)刻，兩列波均傳播到M點(diǎn)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了0.075 s，即0.75個(gè)周期，處于波谷

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

11、可能比a質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置Da質(zhì)點(diǎn)速度最大時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)速度為0解析：波速v30 cm/s，波在1秒鐘前進(jìn)30 cm，但介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，故A錯(cuò)誤；此時(shí)刻a、b兩質(zhì)點(diǎn)位移相同，回復(fù)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(cuò)誤；a和b兩點(diǎn)的距離可能大于且小于，也可能小于且大于，因此，當(dāng)a點(diǎn)在平衡位置，速度最大時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)一定不在波峰或波谷，因此D錯(cuò)誤；當(dāng)a、b間距大于且小于時(shí)，a向上運(yùn)動(dòng)，b向下運(yùn)動(dòng)，b質(zhì)點(diǎn)比a質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，C正確答案：C二、實(shí)驗(yàn)與計(jì)算題(本題共4小題，共50分)11(10分)某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時(shí)有如下操作，請(qǐng)你判斷是否恰當(dāng)(填“是”或“否”)把

12、單擺從平衡位置拉開(kāi)約5釋放：_；在擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)：_；用秒表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期：_.(2)該同學(xué)改進(jìn)測(cè)量方法后，得到的部分測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表用螺旋測(cè)微器測(cè)量其中一個(gè)擺球直徑的示數(shù)如圖9所示，該球的直徑為_(kāi) 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(hào)擺長(zhǎng)/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(guò)10時(shí)可看做是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度最大，滯留的時(shí)間最短，計(jì)時(shí)誤差最小為減小測(cè)量周期

13、時(shí)的誤差，應(yīng)測(cè)單擺完成3050次全振動(dòng)所用的時(shí)間來(lái)求出周期(2)螺旋測(cè)微器上的固定刻度讀數(shù)為20.5 mm，可動(dòng)部分的讀數(shù)約為18.5，則測(cè)量結(jié)果為20.5 mm18.50.01 mm20.685 mm.分析表中數(shù)據(jù)可以看出，擺長(zhǎng)不變時(shí)周期不變，擺長(zhǎng)變化時(shí)周期才發(fā)生變化答案：(1)是是否20.685(20.68320.687)(2)擺長(zhǎng)12(15分)一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖10甲所示，從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖10乙所示圖10(1)若此波遇到另一列簡(jiǎn)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(yīng)滿足什么

14、條件？(3)從該時(shí)刻起，再經(jīng)過(guò)t0.4 s，P質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程和波傳播的距離分別為多少？(4)若t0時(shí)振動(dòng)剛剛傳到A點(diǎn)，從該時(shí)刻起再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間圖甲中橫坐標(biāo)為45 m的質(zhì)點(diǎn)(未畫(huà)出)第二次位于波峰？解析：(1)由振動(dòng)圖象可以看出，此波的周期為0.8 s，所以頻率為1.25 Hz.因?yàn)榘l(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(dòng)圖象可以看出，此波的波長(zhǎng)為20 m，當(dāng)障礙物的尺寸小于或等于20 m時(shí)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)因?yàn)閠0.4 s，所以質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為4 cm.在內(nèi)波傳播的距離為10 m.(4)由A點(diǎn)t0時(shí)刻向上振動(dòng)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(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時(shí)間t1 s1 s此質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰的時(shí)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(shí)的波形，如圖11所示的實(shí)線和虛線，求：(1)設(shè)周期大于(t2t1)，求波速；(2)設(shè)周期小于(t2t1)，并且波速為6000 m/s，求波的傳播方向解析：當(dāng)波傳播時(shí)間小于周期時(shí)，波沿傳播方向前進(jìn)的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)波傳播的時(shí)間大于周期時(shí)，波沿傳播方向前進(jìn)的距離大于波長(zhǎng)，這時(shí)從波形的變化上看出的傳播距離加上幾個(gè)波長(zhǎng)才是波實(shí)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(gè)波長(zhǎng)，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(fù)方向答案：見(jiàn)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(dòng)距離d，然后松開(kāi)手，不計(jì)水的粘滯作用，木塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1)當(dāng)木塊正好經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，某同學(xué)開(kāi)始觀察木塊的振動(dòng)過(guò)程，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)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(qǐng)將該同學(xué)觀