一輪單元訓(xùn)練金卷高三·物理第十六單元 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

一輪單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(B)卷第十六單元機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波注意事項(xiàng)：1、答題前,先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上,并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2、選擇題的作答：每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑,寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3、非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4、考試結(jié)束后,請將本試題卷和答題卡一并上交。一、(本題共10小題,每小題6分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1、做簡諧運(yùn)動(dòng)的單擺擺長不變,若擺球質(zhì)量減小為原來的eq\f(1,4),擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)速度增大為原來的2倍,則單擺振動(dòng)的()A、頻率、振幅都不變B、頻率、振幅都改變C、頻率不變、振幅改變D、頻率改變、振幅不變2、圖中,兩單擺擺長相同,平衡時(shí)兩擺球剛好接觸?，F(xiàn)將擺球a在兩擺球線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放,碰撞后,兩擺球分開各自做簡諧運(yùn)動(dòng)。以ma、mb分別表示擺球a、b的質(zhì)量,則()A、如果ma>mb,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B、如果ma>mb,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C、無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞可能在平衡位置左側(cè)D、無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞一定在平衡位置3、如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)。取向右為正方向,振子的位移x隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示,下列說法正確的是()A、t＝0.8s時(shí),振子的速度方向向左B、t＝0.2s時(shí),振子在O點(diǎn)右側(cè)6cm處C、t＝0.4s和t＝1.2s時(shí),振子的加速度完全相同D、t＝0.4s到t＝0.8s的時(shí)間內(nèi),振子的速度逐漸減小4、如圖所示,彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體,物體在豎直方向上做振幅為A的簡諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧正好處于原長,彈簧在彈性限度內(nèi),則物體在振動(dòng)過程中()A、彈簧的最大彈性勢能等于2mgAB、彈簧的彈性勢能和物體動(dòng)能總和不變C、物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小應(yīng)為2D、物體在最低點(diǎn)時(shí)所受彈簧的彈力大小應(yīng)為mg5、如圖是某時(shí)刻t兩列波的疊加圖,S1、S2是相干波源,它們的振動(dòng)情況完全相同,發(fā)出兩列完全相同的水波,波峰、波谷分別用實(shí)線、虛線表示,下列說法錯(cuò)誤的是（）A、某時(shí)刻B、D質(zhì)點(diǎn)也可能位于平衡位置B、C、E連線的中點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)C、B、D連線的中點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D、經(jīng)過半個(gè)周期,B質(zhì)點(diǎn)變?yōu)椴ǚ?D質(zhì)點(diǎn)變?yōu)椴ü?、彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,當(dāng)它經(jīng)過點(diǎn)O時(shí)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過0.3s,第一次到達(dá)點(diǎn)M,再經(jīng)過0.2s第二次到達(dá)點(diǎn)M,則彈簧振子的周期可能為()A、0.53sB、1.4sC、1.6sD、2sE、3s7、一列簡諧波沿x軸傳播,其波源位于坐標(biāo)原點(diǎn)O。質(zhì)點(diǎn)O剛好完成一次全振動(dòng)時(shí),形成的簡諧橫波波形如圖所示,已知波速為8m/s,波源O簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為0.4s,B是沿波傳播方向上介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),則()A、圖中x軸上O、A之間的距離為1.6mB、波源O的起振方向沿y軸正方向C、在一個(gè)周期時(shí)間質(zhì)點(diǎn)A將向右運(yùn)動(dòng)一個(gè)波長D、圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B所受的回復(fù)力方向沿y軸正方向移,故C錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B所受的合外力方向指向平衡位置,即沿y軸正方向,故D正確。8、有一個(gè)在y方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,其振動(dòng)圖像如圖所示。下列關(guān)于圖甲、乙、丙、丁的判斷不正確的是(選項(xiàng)中v、F、a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)()A、甲可作為該物體的v-t圖像B、乙可作為該物體的F-t圖像C、丙可作為該物體的F-t圖像D、丁可作為該物體的a-t圖像9、關(guān)于受迫振動(dòng)和共振,下列說法正確的是()A、火車過橋時(shí)限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B、若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5Hz,則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5HzC、當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大D、一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時(shí),同一振幅對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力頻率一定有兩個(gè)10、一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻波形圖如圖中的實(shí)線所示,此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn),t＋0.6s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示,a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn),則下列說法正確的是()A、這列波的波速可能是50m/sB、質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程一定小于30cmC、質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程可能為60cmD、若周期T＝0.8s,則在t＋0.8s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q速度最大二、(本題共4小題,共50分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11、(8分)在用“單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)有下列備選器材中,需選用哪些器材較好__________。A、長1m左右的粗一點(diǎn)結(jié)實(shí)棉線B、長1m左右的細(xì)棉線C、帶細(xì)孔的直徑2cm左右的鐵球D、帶細(xì)孔的直徑2cm左右的橡膠球E、時(shí)鐘

F、秒表G、學(xué)生用刻度尺

H、最小刻度是毫米的米尺(2)甲同學(xué)先用米尺測得擺線長,再用游標(biāo)卡尺測得擺球直徑如圖甲所示為_______cm,然后用秒表記錄單擺完成50次全振動(dòng)所用的時(shí)間,從圖乙可讀出時(shí)間為____________s。(3)實(shí)驗(yàn)中,如果擺球密度不均勻,無法確定重心位置,乙同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的方法而不用測量擺球的半徑。具體作法如下：①第一次懸線長為L1時(shí),測得振動(dòng)周期為T1；②第二次增大懸線長為L2時(shí),測得振動(dòng)周期為T2；③根據(jù)單擺周期公式可求得重力加速度為g=________。（用題給符號表示）12、(14分)如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,C為弧形槽最低點(diǎn),R?Aeq\x\to(B)。甲球從弧形槽的球心處自由下落,乙球從A點(diǎn)由靜止釋放,問：(1)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比；(2)若在弧形槽的最低點(diǎn)C的正上方h處由靜止釋放甲球,讓其自由下落,同時(shí)將乙球從弧形槽左側(cè)由靜止釋放,欲使甲、乙兩球在弧形槽最低點(diǎn)C處相遇,則甲球下落的高度h是多少？13、(14分)如圖甲所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t1=0.1s時(shí)的波形圖,A、B兩點(diǎn)為簡諧波上平衡位置在xA=1.0m、xB=1.2m處的質(zhì)點(diǎn)。圖乙為質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象。求：(1)該簡諧橫波的傳播速度以及A點(diǎn)的振動(dòng)方程；(2)從t=0.1

s時(shí)開始計(jì)時(shí),質(zhì)點(diǎn)B回到平衡位置的時(shí)間。14、(14分)在某種均勻介質(zhì)中,S1、S2處有相距4m的兩個(gè)波源,沿垂直紙面方向做簡諧運(yùn)動(dòng),其周期分別為T1＝0.8s和T2＝0.4s,振幅分別為A1＝2cm和A2＝1cm,在該介質(zhì)中形成的簡諧波的波速v＝5m/s,S處有一質(zhì)點(diǎn),它到S1的距離為3m,且SS1⊥S1S2。在t＝0時(shí)刻,兩波源同時(shí)開始垂直紙面向外振動(dòng),則求：(1)t＝0時(shí)刻的振動(dòng)傳到S處的時(shí)間差；(2)t＝10s時(shí),S處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移大小。一輪單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(B)卷第十六單元機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波答案一、(本題共10小題,每小題6分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1、【答案】C2、【答案】D3、【答案】A【解析】從t＝0.8s時(shí)起,再過一段微小時(shí)間,振子的位移為負(fù)值,因?yàn)槿∠蛴覟檎较?故t＝0.8s時(shí),速度方向向左,A正確；由題圖乙得振子的位移x＝12sineq\f(5π,4)tcm,故t＝0.2s時(shí),x＝6eq\r(2)cm,故B錯(cuò)誤；t＝0.4s和t＝1.2s時(shí),振子的位移方向相反,加速度方向相反,C錯(cuò)誤；t＝0.4s4、【答案】A【解析】因物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧正好處于原長,此時(shí)彈簧彈力等于零,物體的重力mg＝F回＝kA,當(dāng)物體在最低點(diǎn)時(shí),彈簧的彈性勢能最大等于2mgA,A對；在最低點(diǎn),由F回＝mg＝ma知,C錯(cuò)；由F彈－mg＝F回得F彈＝2mg,D錯(cuò)；由能量守恒知,彈簧的彈性勢能和物體的動(dòng)能、重力勢能三者的總和不變,B錯(cuò)。5、【答案】B【解析】此時(shí)B質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波谷與波谷相遇處,D質(zhì)點(diǎn)是波峰與波峰相遇處,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),但隨著時(shí)間推移,波峰與波谷位置在變化,即某時(shí)刻B、D質(zhì)點(diǎn)也可能位于平衡位置,故A正確；質(zhì)點(diǎn)C和質(zhì)點(diǎn)E位置是兩列波波峰與波谷疊加的地方,振動(dòng)始終是最弱的,而D、B質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波峰與波峰、波谷與波谷,振動(dòng)始終是最強(qiáng)的,B、D連線上所有的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),故B錯(cuò)誤,C正確；從圖示時(shí)刻開始,B質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過半個(gè)周期變?yōu)椴ǚ?D質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過半個(gè)周期變?yōu)椴ü?故D正確。6、【答案】A【解析】如圖甲所示,設(shè)O為平衡位置,OB(OC)代表振幅,振子從O→C所需時(shí)間為eq\f(T,4)。因?yàn)楹喼C運(yùn)動(dòng)具有對稱性,所以振子從M→C所用時(shí)間和從C→M所用時(shí)間相等,故eq\f(T,4)＝0.3s＋eq\f(0.2s,2)＝0.4s,解得T＝1.6s；如圖乙所示,若振子一開始從平衡位置向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng),設(shè)點(diǎn)M′與點(diǎn)M關(guān)于點(diǎn)O對稱,則振子從點(diǎn)M′經(jīng)過點(diǎn)B到點(diǎn)M′所用的時(shí)間與振子從點(diǎn)M經(jīng)過點(diǎn)C到點(diǎn)M所需時(shí)間相等,即0.2s。振子從點(diǎn)O到點(diǎn)M′、從點(diǎn)M′到點(diǎn)O及從點(diǎn)O到點(diǎn)M所需時(shí)間相等,為eq\f(0.3s－0.2s,3)＝eq\f(1,30)s,故周期為T＝0.5s＋eq\f(1,30)s≈0.53s。7、【答案】AD【解析】波長λ=vT=4×0.8m=3.2m,O、A之間的距離為λ/2=1.6m,故A錯(cuò)誤；波源O開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與波前質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同,沿y軸負(fù)方向,故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)只是在平衡位置附近上下振動(dòng),并不隨波遷移,故C錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B所受的合外力方向指向平衡位置,即沿y軸正方向,故D正確。8、【答案】ABD【解析】在簡諧運(yùn)動(dòng)中,速度與位移是互余的關(guān)系,故圖乙可作為v-t圖像,A、B錯(cuò)誤；由F＝－kx可知,回復(fù)力的圖像與位移圖像的相位相反,故丙可作為F-t圖像,C正確；又由F＝ma可知a與F的圖像形狀相同,丙可作為a-t圖像,D錯(cuò)誤。9、【答案】BCD【解析】火車過橋時(shí)限制速度是為了防止橋發(fā)生共振,A錯(cuò)誤；對于一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng),若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5Hz,則振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率也一定為5Hz,B正確；由共振的定義可知,C正確；根據(jù)共振現(xiàn)象可知,D正確。10、【答案】AC【解析】由題圖波形圖可知波長λ＝40m,且0.6s＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2,…),解得周期T＝eq\f(2.4,4n＋3)s(n＝0,1,2,…),當(dāng)n＝0時(shí),T＝0.8s,波速v＝eq\f(λ,T)＝50m/s,A正確；由傳播方向沿x軸正方向可知質(zhì)點(diǎn)a在t時(shí)刻向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)n＝0時(shí),T＝0.8s,則質(zhì)點(diǎn)a在0.6s內(nèi)通過的路程小于30cm,當(dāng)n＝1,2,3…時(shí),質(zhì)點(diǎn)a在0.6s內(nèi)通過的路程大于30cm,B錯(cuò)誤；若n＝1,則T＝eq\f(12,35)s,波傳播到c點(diǎn)所用時(shí)間為eq\f(1,4)T,0.6s＝eq\f(7T,4),則0.6s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)的時(shí)間為eq\f(7,4)T－eq\f(1,4)T＝eq\f(3,2)T,故在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c通過的路程為6A＝60cm,C正確；若T＝0.8s,在t＋0.8s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q位于正向最大位移處,速度為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、(本題共4小題,共50分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11、(8分)【答案】(1)BCFH(2)2.0675.2(3)【解析】(1)用單擺測重力加速度實(shí)驗(yàn),為減小實(shí)驗(yàn)誤差,擺線應(yīng)選長1m左右的細(xì)線；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使用質(zhì)量大且體積小,即密度大的擺球,故擺球應(yīng)選直徑2cm左右的鐵球；實(shí)驗(yàn)需要測出單擺的周期,因此需要選擇秒表；測擺長時(shí)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇準(zhǔn)確度是1mm的刻度尺。故需要的實(shí)驗(yàn)器材為：B、C、F、H。(2)直徑：主尺：2.0cm,游標(biāo)尺對齊格數(shù)：6個(gè)格,讀數(shù)：6×0.1mm=0.6mm=0.06cm；所以直徑為：2.0+0.06=2.06cm；秒表讀數(shù)：內(nèi)圈：1分鐘=60s,外圈：15.2s,所以讀數(shù)為：75.2s。(3)設(shè)擺球的重心到線與球結(jié)點(diǎn)的距離為r,根據(jù)單擺周期的公式,故,,聯(lián)立兩式解得。12、(14分)【解析】(1)甲球做自由落體運(yùn)動(dòng)R＝eq\f(1,2)gt12,所以t1＝eq\r(\f(2R,g))乙球沿弧形槽做簡諧運(yùn)動(dòng)(由于Aeq\x\to(C)?R,可認(rèn)為偏角θ<5°)。此運(yùn)動(dòng)與一個(gè)擺長為R的單擺運(yùn)動(dòng)模型相同,故此等效擺長為R,因此乙球第1次到達(dá)C處的時(shí)間為t2＝eq\f(1,4)T＝eq\f(1,4)×2πeq\r(\f(R,g))＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))所以t1∶t2＝2eq\r(2)∶π。(2)甲球從離弧形槽最低點(diǎn)h高處自由下落,到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t甲＝eq\r(\f(2h,g))由于乙球運(yùn)動(dòng)的周期性,所以乙球到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間為t乙＝eq\f(T,4)＋neq\f(T,2)＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))(2n＋1)(n＝0,1,2,…)由于甲、乙兩球在C點(diǎn)相遇,故t甲＝t乙聯(lián)立解得：h＝eq\f((2n＋1)2π2R,8)(n＝0,1,2