2022高考物理機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波單元綜合測(cè)試新課標(biāo)

單元綜合測(cè)試十二機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波本試卷分第Ⅰ卷選擇題和第Ⅱ卷非選擇題兩部分，試卷滿分為100分．考試時(shí)間為90分鐘．第Ⅰ卷選擇題，共40分一、選擇題本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)1．一彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，周期為T(mén)，則A．若t時(shí)刻和t＋Δt時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相同，則Δt一定等于T的整數(shù)倍B．若t時(shí)刻和t＋Δt時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的速度的大小相等、方向相反，則Δt一定等于T/2的整數(shù)倍C．若Δt＝T，則在t時(shí)刻和t＋Δt時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加快度一定相等D．若Δt＝T/2，則在t時(shí)刻和t＋Δt時(shí)刻彈簧的長(zhǎng)度一定相等圖1解析：本題若用圖象來(lái)解決將更直觀、方便．設(shè)彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖1所示．B、C兩點(diǎn)的位移大小相等、方向相同，但B、C兩點(diǎn)的時(shí)間間隔Δt≠T，A錯(cuò)誤；B、C兩點(diǎn)的速度大小相等、方向相反，但

Δt≠T/2，B錯(cuò)誤；

A、D兩點(diǎn)間的位移大小和方向均相等，又是相鄰的兩點(diǎn)，所以

A、D兩點(diǎn)的時(shí)間間隔

Δt＝T，A、D兩點(diǎn)的位移大小和方向均相等，所以

A、D兩點(diǎn)的加快度一定相等，

C正確；A、C兩點(diǎn)的時(shí)間間隔

Δt＝T/2，A點(diǎn)與

C點(diǎn)位移大小相等、方向相反，在

A點(diǎn)彈簧是伸長(zhǎng)的，在

C點(diǎn)彈簧是壓縮的，所以在

A、C兩點(diǎn)彈簧的形變量大小相同，而彈簧的長(zhǎng)度不相等，D錯(cuò)誤．答案：C2．把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩，篩子自由振動(dòng)時(shí)，達(dá)成20次全振動(dòng)用15，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是88r/min，已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓，能夠使其轉(zhuǎn)速提高；增加篩子質(zhì)量，能夠增大篩子的固有周期．要使篩子振幅增大，下列做法中正確的有①降低輸入電壓②提高輸入電壓③增加篩子質(zhì)量④減小篩子質(zhì)量A．①③

B．①④C．②③

D．②④解析：增大振幅，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻次與篩子的固有頻次靠近，最好相等．由題意知驅(qū)動(dòng)力周期：

T驅(qū)＝錯(cuò)誤!

＝錯(cuò)誤!

，篩子的固有周期：

T固＝錯(cuò)誤!

，T驅(qū)＜T固．辦法：能夠減小

T固，即減小篩子質(zhì)量，也能夠增加T驅(qū)，即減小轉(zhuǎn)速，降低電壓．故①、④正確．答案：B3．如圖

2a

是演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置，當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板

N被勻速拉出時(shí)，擺動(dòng)著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的直線OO′代表時(shí)間軸．圖

2b

是兩個(gè)擺中的沙在各自木板上形成的曲線，若

N1和

N2板拉動(dòng)的速度v1和

v2的關(guān)系為

v2＝2v1，則板

N1、N2上曲線所代表的振動(dòng)周期

T1和

T2的關(guān)系為圖2A．T2＝T1B．T2＝2T1C．T2＝4T1D．T2＝錯(cuò)誤!T1解析：圖a是課本中演示單擺振動(dòng)圖線的實(shí)驗(yàn)裝置圖，由圖b圖線中能夠看出，板N1、N拉動(dòng)的距離相同，拉N板和拉N板所用的時(shí)間為t和t，則＝vt＝vt，因?yàn)関＝2v，所21212112221以t2＝1/2由圖b知，t1＝1，2＝22代入得22＝錯(cuò)誤!，即2＝錯(cuò)誤!故正確選項(xiàng)為DtTtTTT答案：D圖34．如圖3所示，沿軸正方向流傳的一列橫波在某時(shí)刻的波形圖為一正弦曲線，其波速為200m/，下列說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A．從圖示時(shí)刻開(kāi)始，經(jīng)過(guò)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)的行程為0.4mB．從圖示時(shí)刻開(kāi)始，質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先到平衡地點(diǎn)C．若此波碰到另一列波并產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)條紋，則另一列波的頻次為50HD．若該波在流傳中碰到寬約3.999m的障礙物能發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象解析：由題圖可判斷出λ＝4m．T＝λ/v＝，經(jīng)過(guò)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)的行程為2個(gè)振幅即m．故選項(xiàng)

A是正確的．質(zhì)點(diǎn)

b先向下振動(dòng)，再向上振動(dòng)，而質(zhì)點(diǎn)

a

直接向下振動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)

b比質(zhì)點(diǎn)

a后到平衡地點(diǎn)，應(yīng)選項(xiàng)

B是錯(cuò)誤的．若此波碰到另一列波并產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)條紋，則它們的頻次必相等，為

50H，應(yīng)選項(xiàng)

C是正確的．寬度

m與λ＝4m相差不多，所以能發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象，應(yīng)選項(xiàng)

D是正確的．答案：ACD5．如圖4所示，S1、S2是振幅均為A的兩個(gè)水波波源，某時(shí)刻它們形成的波峰和波谷分別由實(shí)線和虛線表示．則下列說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是圖4A．兩列波在相遇地區(qū)發(fā)生干預(yù)B．兩列波在相遇地區(qū)內(nèi)發(fā)生疊加C．此時(shí)各點(diǎn)的位移是：A＝0，B＝－2A，C＝2AD．A處振動(dòng)始終減弱，B、C處振動(dòng)始終加強(qiáng)解析：兩列波發(fā)生干預(yù)的條件是：頻次相同，相差恒定．從圖上可知λ1＝2λ2，則2f1＝f2，這兩列波不是相干波，故不能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象．兩列機(jī)械波在相遇地區(qū)發(fā)生疊加，這是波的基本特點(diǎn)之一．其結(jié)果是：任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，都等于這兩列波惹起的位移的矢量和．所以B、C選項(xiàng)正確．由于頻次不同，疊加情況會(huì)發(fā)生變化．如C處此時(shí)兩波峰相遇，但經(jīng)錯(cuò)誤!，S2在C處是波谷，S1則不是，故C處不能始終加強(qiáng)，D錯(cuò)．答案：BC6．2022·重慶高考同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中流傳，某時(shí)刻的波形曲線見(jiàn)圖5，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖5A．聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線B．聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線C．水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻次較高，a是水中聲波的波形曲線D．空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻次較高，a是空氣中聲波的波形曲線解析：本題考察波在不同的介質(zhì)中流傳時(shí)波長(zhǎng)、頻次和波速之間的關(guān)系，以及波的圖象等知識(shí)，意在考察考生對(duì)機(jī)械波的掌握情況．因聲波的波速在水中較空氣中快，而波的頻次等于振源的振動(dòng)頻次，則聲波在水和空氣中流傳的頻次相同，再由v＝λf知，聲波在水中傳播的波長(zhǎng)長(zhǎng)．答案：A7．2022·浙江高考一列波長(zhǎng)大于

1m

的橫波沿著軸正方向流傳，處在

1＝1m

和

2＝2m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖象如圖6所示．由此可知A．波長(zhǎng)為錯(cuò)誤!mB．波速為1m/C．3末A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同D．1末A點(diǎn)的振動(dòng)速度大于B點(diǎn)的振動(dòng)速度圖6解析：本題考察振動(dòng)圖象和波的知識(shí)，意在考察考生理解振動(dòng)圖象的含義及與波的知識(shí)．由振動(dòng)圖象可知，振動(dòng)的周期為4，3末質(zhì)點(diǎn)A的位移為－2cm，質(zhì)點(diǎn)B的位移為零，C錯(cuò)；1末質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)速度為零，質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)速度最大，D錯(cuò)；由圖可知AB兩點(diǎn)相距為錯(cuò)誤!λ，所以其波長(zhǎng)為錯(cuò)誤!m，波速為錯(cuò)誤!m/，A正確，B錯(cuò)．答案：A8．2022·全國(guó)卷Ⅱ下列對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的說(shuō)法，正確的選項(xiàng)是A．媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期一定和相應(yīng)的波的周期相等B．媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等C．波的流傳方向一定和媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致D．橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩倍解析：媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度周期性變化，而簡(jiǎn)諧波的波速不變，兩者不相等，故項(xiàng)錯(cuò)；橫波中波的流傳方向和媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直，C選項(xiàng)錯(cuò)．答案：AD

B選圖79．2022·全國(guó)卷Ⅱ一簡(jiǎn)諧橫波以4m/的波速沿軸正方向流傳．已知t＝0時(shí)的波形如圖7所示，則A．波的周期為1B．＝0處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)向軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)C．＝0處的質(zhì)點(diǎn)在t＝錯(cuò)誤!時(shí)速度為0D．＝0處的質(zhì)點(diǎn)在t＝錯(cuò)誤!時(shí)速度值最大解析：根據(jù)題圖可知，波長(zhǎng)λ＝4m，則周期T＝λ/v＝1，選項(xiàng)A正確；波沿軸正方向流傳，則＝0處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)向軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；＝0處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤!T/4達(dá)平衡地點(diǎn)下方但沒(méi)有達(dá)到負(fù)向最大位移處，因而選項(xiàng)C、D均錯(cuò)．答案：AB

到圖

8如圖

10．一列簡(jiǎn)諧橫波以1m/的速度沿繩子由A向B流傳．質(zhì)點(diǎn)A、B間的水平距離＝8所示．若t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)A剛從平衡地點(diǎn)開(kāi)始向上振動(dòng)，其振動(dòng)方程為＝2in錯(cuò)誤!t

3m，點(diǎn)的振動(dòng)圖象為下列圖中的解析：＝錯(cuò)誤!＝4，λ＝＝4m，從A傳到B需3，且B點(diǎn)起振動(dòng)方向向上，B對(duì)．TvT答案：B第Ⅱ卷非選擇題，共60分二、填空題本題共2小題，每題8分，共16分11．單擺測(cè)定重力加快度的實(shí)驗(yàn)中圖

91實(shí)驗(yàn)時(shí)用

20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，示數(shù)如圖

9甲所示，該擺球的直徑

d＝________mm2接著測(cè)量了擺線的長(zhǎng)度為

0，實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測(cè)得擺線的拉力

F隨時(shí)間

t

變化的圖象如圖乙所示，則重力加快度的表達(dá)式

g＝________用題目中的物理量表示．3某小組改變擺線長(zhǎng)度

0，測(cè)量了多組數(shù)據(jù)．在進(jìn)行數(shù)據(jù)辦理時(shí)，

甲同學(xué)把擺線長(zhǎng)

0作為擺長(zhǎng)，直接利用公式求出各組重力加快度值再求出平均值；乙同學(xué)作出

T2－0圖象后求出斜率，然后算出重力加快度．兩同學(xué)辦理數(shù)據(jù)的方法對(duì)結(jié)果的影響是：甲

________，乙________填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”．解析：1從游標(biāo)卡尺上讀出擺球直徑

d＝

mm2由F－t

圖象，單擺周期

T＝4t0，擺長(zhǎng)＝

0＋錯(cuò)誤!根據(jù)T＝2π錯(cuò)誤!，g＝錯(cuò)誤!3實(shí)際擺長(zhǎng)為0＋錯(cuò)誤!d，故甲同學(xué)測(cè)量結(jié)果偏小，而乙同學(xué)辦理數(shù)據(jù)的方法對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響．答案：12錯(cuò)誤!3偏小無(wú)影響12．兩個(gè)同學(xué)做“利用單擺測(cè)重力加快度”的實(shí)驗(yàn)：1甲同學(xué)測(cè)得g值偏小，其可能原因是A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)，擺線拉得過(guò)緊B．?dāng)[線未系牢，搖動(dòng)中松弛了C．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)計(jì)為50次D．實(shí)驗(yàn)中誤將51次全振動(dòng)數(shù)計(jì)為50次2乙同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，一時(shí)找不到擺球，就用重錘代替擺球，兩次分別用不同的擺長(zhǎng)做實(shí)驗(yàn)，測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)只測(cè)擺線長(zhǎng)，其長(zhǎng)度分別為1和2，并相應(yīng)測(cè)出其周期為T(mén)1和T2，要用上述測(cè)量的數(shù)據(jù)正確計(jì)算出g值，那么他計(jì)算重力加快度的表達(dá)式應(yīng)為：＝________g解析：1由g＝錯(cuò)誤!若g偏小，則測(cè)量值比真切值小或T測(cè)量值比真切值大，故B，D選項(xiàng)正確．2設(shè)重錘的等效半徑為r，由＝錯(cuò)誤!，得＝錯(cuò)誤!，＝錯(cuò)誤!ggg由以上兩式解得g＝錯(cuò)誤!答案：1BD2錯(cuò)誤!三、計(jì)算題本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位圖1013．如圖10所示，質(zhì)量為m的物體在豎直彈簧上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振幅為A時(shí)，木塊對(duì)彈簧壓力的最大值為木塊重力的倍，求：木塊對(duì)彈簧壓力的最小值為多少欲使木塊不脫離彈簧，其振幅不能超過(guò)多少解析：因?yàn)槟緣K在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，依題意木塊在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)彈簧的壓力最大，在最高點(diǎn)對(duì)彈簧的壓力最?。?在最低點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律有N－＝，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.5g．由最高點(diǎn)和最低Fmgma點(diǎn)相對(duì)平衡地點(diǎn)對(duì)稱，加快度大小等值反向，所以最高點(diǎn)的加快度大小為a′＝0.5g，在最高點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律有mg－F′＝ma′，故F′＝mg－ma′＝mgNN2要使木塊不脫離彈簧，設(shè)其振幅不能超過(guò)′，此時(shí)木塊振到最高點(diǎn)恰在彈簧原長(zhǎng)處，A此時(shí)的最大加快度為g，由a＝－錯(cuò)誤!知，當(dāng)振幅為A時(shí)，在最低點(diǎn)有0.5g＝－錯(cuò)誤!A；當(dāng)振幅為A′時(shí)，在最高點(diǎn)有g(shù)＝－錯(cuò)誤!A′，由此可得A′＝2A答案：1mg22A14．一列橫波如圖11所示，波長(zhǎng)λ＝8m，實(shí)線表示t1＝0時(shí)刻的波形圖，虛線表示t2＝時(shí)刻的波形圖．則：圖11波速多大若2T>t2－t1>T，波速又為多大若T<t2－t1，并且波速為3600m/，則波向哪個(gè)方向流傳解析：1若波沿軸正方向流傳t2－t1＝錯(cuò)誤!＋nT，得：T＝錯(cuò)誤!波速v＝錯(cuò)誤!＝4004n＋1m/n＝0,1,2，；若波沿軸負(fù)方向流傳，

t2－t1＝錯(cuò)誤!T＋nT得：T＝錯(cuò)誤!波速v＝錯(cuò)誤!＝4004n＋3m/n＝0,1,2，．若波沿軸正方向流傳t2－t1＝錯(cuò)誤!＋T，T＝所以波速v＝錯(cuò)誤!＝2000m/；若波沿軸負(fù)方向流傳t2－t1＝錯(cuò)誤!＋T，T＝錯(cuò)誤!所以速度v＝錯(cuò)誤!＝2800m/3令v＝4004n＋1m/＝3600m/得n＝2，所以波速3600m/，切合沿軸正方向流傳的情況．若令v＝4004n＋3m/＝3600m/則n不為整數(shù)值，所以波只能沿軸正方向流傳．答案：

14004n＋1m/

n＝0,1,2

，

4004n＋3m/

n＝0,1,2

，22000m/

2800m/

3沿軸正方向流傳15．有一種荒漠蝎子既沒(méi)有眼睛，

也沒(méi)有耳朵．它捕食獵物靠的是一種地震儀式的本領(lǐng)．

它有八條腿，趴伏時(shí)大概對(duì)稱地放置在軀體四周如圖

12所示．不遠(yuǎn)處的小蟲(chóng)一有騷動(dòng)，就會(huì)在沙面上惹起一陣地震波．蝎子從哪只腿先感覺(jué)地震波就能判斷小蟲(chóng)所在的方向，并從

150m50