2024-2025學(xué)年新教材高中物理階段強(qiáng)化訓(xùn)練二振動(dòng)和波課時(shí)評(píng)價(jià)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE7-階段強(qiáng)化訓(xùn)練(二)振動(dòng)和波(40分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題，每題7分，共63分)1．如圖所示為某彈簧振子在0～5s內(nèi)的振動(dòng)圖像，由圖可知，下列說(shuō)法中正確的是()A.振動(dòng)周期為5s，振幅為8cmB．第2s末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值C．第3s末振子的速度為正向的最大值D．從第1s末到第2s末振子在做加速運(yùn)動(dòng)【解析】選C。依據(jù)圖像可知，彈簧振子的周期T＝4s，振幅A＝8cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；第2s末振子到達(dá)負(fù)方向位移最大位置，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第3s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置，速度達(dá)到最大，且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；從第1s末到第2s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)負(fù)方向位移最大位置，速度漸漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．如圖所示為某物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說(shuō)法中不正確的是()A.物體在0.2s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻的速度相同B．物體在0.6s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻的動(dòng)能相同C．0.7～0.9s時(shí)間內(nèi)物體的加速度在增大D．0.9～1.1s時(shí)間內(nèi)物體的勢(shì)能在增加【解析】選D。由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，物體在0.2s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻速度相同，A正確；物體在0.6s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻速度大小相等，方向相反，但動(dòng)能相同，B正確；0.7～0.9s時(shí)間內(nèi)，物體遠(yuǎn)離平衡位置，位移增大，加速度增大，C正確；0.9～1.1s時(shí)間內(nèi)動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤。3．關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力，下列結(jié)論正確的是()A．?dāng)[球受重力、擺線的張力、回復(fù)力、向心力作用B．?dāng)[球受到回復(fù)力最大時(shí)，向心力為零；回復(fù)力為零時(shí)，向心力最大C．?dāng)[球受到回復(fù)力最大時(shí)，擺線中的張力大小比擺球的重力大D．?dāng)[球受到向心力最大時(shí)，擺球的加速度方向沿?cái)[球的運(yùn)動(dòng)方向【解析】選B。單擺在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，擺球受重力和擺線的拉力作用，故A錯(cuò)；重力垂直于擺線的分力供應(yīng)回復(fù)力，當(dāng)回復(fù)力最大時(shí)，擺球在最大位移處，速度為零，向心力為零，張力等于重力沿?cái)[線的分力大小，則張力小于重力；在平衡位置處，回復(fù)力為零，速度最大，向心力最大，擺球的加速度方向沿?cái)[線指向懸點(diǎn)，故C、D錯(cuò)，B對(duì)。4.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t＝0時(shí)的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1m，A點(diǎn)速度沿y軸正方向；t＝0.02s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)正向最大位移處。由此可知()A．此波沿x軸正方向傳播B．在t＝0.02s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B處在波谷位置C．此波的傳播速度為75m/sD．從t＝0時(shí)起，經(jīng)過(guò)0.02s，質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向遷移了0.5m【解析】選B。已知A點(diǎn)的速度沿y軸正方向，依據(jù)“同側(cè)法”原則，則波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯(cuò)誤；依據(jù)同側(cè)法原則，t＝0時(shí)，B點(diǎn)速度沿y軸負(fù)方向，則在t＝0.02s時(shí)，B質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)向最大位移處，也就是波谷的位置，故B正確；由圖可知，λ＝2m，T＝0.08s，則依據(jù)公式得波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,0.08)m/s＝25m/s，故C錯(cuò)誤；由簡(jiǎn)諧波的特點(diǎn)可知，在簡(jiǎn)諧橫波中，質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移，只是上下振動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選B。5．已知在單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，單擺b完成6次全振動(dòng)，兩擺長(zhǎng)之差為1.6m。則兩單擺擺長(zhǎng)la與lb分別為()A．la＝2.5m，lb＝0.9mB．la＝0.9m，lb＝2.5mC．la＝2.4m，lb＝4.0mD．la＝4.0m，lb＝2.4m【解析】選B。設(shè)單擺a完成10次全振動(dòng)所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為t，則Ta＝eq\f(t,10)，Tb＝eq\f(t,6)得到Ta∶Tb＝3∶5；又因?yàn)門a＝2π；Tb＝2π＝2π，可解得：la＝0.9m，lb＝2.5m。故選B。6．一列簡(jiǎn)諧波在t＝0時(shí)刻的波形圖如圖(a)所示，圖(b)表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖像，則()A．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像B．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像C．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像D．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像【解析】選B。由圖(a)看出，圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的位移為正向最大，而振動(dòng)圖像t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移為零，所以圖(b)不行能是圖(a)中a的振動(dòng)圖像，A錯(cuò)誤；若波沿x軸正方向傳播，b質(zhì)點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向，此時(shí)刻b的位移為零，由圖(b)看出t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置沿y軸正方向振動(dòng)，所以圖(b)是圖(a)中b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，B正確；圖(a)中質(zhì)點(diǎn)c此時(shí)刻處于波谷，位移為負(fù)向最大，圖(b)不行能是圖(a)中c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，C錯(cuò)誤；若波沿x軸正方向傳播，d質(zhì)點(diǎn)的速度方向沿y軸負(fù)方向，由圖(b)看出t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置沿y軸正方向振動(dòng)，D錯(cuò)誤。故選B。7．如圖所示是視察水面波衍射的試驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)小孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域的傳播狀況，每?jī)蓷l相鄰的水紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則對(duì)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播狀況，下列描述正確的是()①此時(shí)能明顯視察到波的衍射現(xiàn)象②擋板前后水紋間距離相等③假如將孔AB擴(kuò)大，有可能視察不到明顯的衍射現(xiàn)象④假如孔的大小不變，使波源頻率增大，能明顯視察到衍射現(xiàn)象A．只有②④ B．只有②C．只有①②③ D．①②③④【解析】選C。①因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)與孔的尺寸差不多，所以能夠視察到明顯的衍射現(xiàn)象，故①正確；②波通過(guò)孔后，波速、頻率、波長(zhǎng)不變，則擋板前后水紋間的距離相等，故②正確；③假如將孔AB擴(kuò)大，孔的尺寸大于波的波長(zhǎng)，可能視察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故③正確；④假如孔的大小不變，使波源頻率增大，因?yàn)椴ㄋ俨蛔儯罁?jù)λ＝eq\f(v,f)知，波長(zhǎng)減小，可能視察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故④錯(cuò)誤，綜上分析，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。故選C。8．如圖所示是兩個(gè)完全相同的波源形成的干涉圖樣(部分)，其中實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，a、b、c、d為波峰、波谷的交點(diǎn)，ad連線與bc連線交于e點(diǎn)(圖中未畫出)，波源振幅為A。下列說(shuō)法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)加強(qiáng)，此時(shí)位移為零B．質(zhì)點(diǎn)b振動(dòng)加強(qiáng)，此時(shí)位移為AC．質(zhì)點(diǎn)e振動(dòng)加強(qiáng)，振幅為2D．從今刻起，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)c回到平衡位置【解析】選C。質(zhì)點(diǎn)a是波峰與波谷相遇，所以屬于減弱點(diǎn)，此時(shí)的位移為零，所以A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)b是波峰與波峰相遇，所以屬于加強(qiáng)點(diǎn)，此時(shí)位移為2A，所以B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)e是ad連線與bc連線的交點(diǎn)，所以屬于平衡位置與平衡位置相遇，屬于加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為2A，所以C正確；從今刻起，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)9.(2024·天津等級(jí)考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，t＝0時(shí)的波形如圖所示。t＝eq\f(T,4)時(shí)()A．質(zhì)點(diǎn)a速度方向沿y軸負(fù)方向B．質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1mC．質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零D．質(zhì)點(diǎn)d的位移為－5cm【解析】選C。由圖像可知在t＝eq\f(T,4)時(shí)，a、c兩質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)到波峰的位置，a速度方向沿y軸正方向，c的加速度為零，質(zhì)點(diǎn)d的位移應(yīng)當(dāng)是5cm，故C正確，A、D錯(cuò)誤；在波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置上下振動(dòng)，不隨波遷移，故B錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共3小題，共37分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)10．(10分)(2024·全國(guó)Ⅲ卷)如圖，一列簡(jiǎn)諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實(shí)線和虛線分別為t＝0和t＝0.1s時(shí)的波形圖。已知平衡位置在x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)，在0到0.1s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變。這列簡(jiǎn)諧波的周期為__________s，波速為__________m/s，傳播方向沿x軸________(選填“正方向”或“負(fù)方向”)?！窘馕觥恳?yàn)閤＝6m處的質(zhì)點(diǎn)在0～0.1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變，所以該處質(zhì)點(diǎn)從正向位移最大處經(jīng)過(guò)四分之一個(gè)周期向下運(yùn)動(dòng)至平衡位置處，即eq\f(1,4)T＝0.1s，解得周期為T＝0.4s，所以波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4m,0.4s)＝10m/s，在虛線上，x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，依據(jù)同側(cè)法可知波沿x軸負(fù)方向傳播。答案：0.410負(fù)方向11.(12分)一個(gè)單擺的擺長(zhǎng)為l，在其懸點(diǎn)O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖所示)，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角θ<5°，放手后使其搖擺，搖擺到B【解析】釋放后擺球到達(dá)右邊最高點(diǎn)B處，由機(jī)械能守恒可知B和A等高，則擺球始終做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的擺長(zhǎng)有所改變，它的周期為兩個(gè)不同單擺的半周期的和。擺球在左邊的周期為T1＝2π擺球在右邊的周期為T2＝2π則整個(gè)單擺的周期為T＝eq\f(T1,2)＋eq\f(T2,2)＝π＋π＝1.9π答案：1.9π12．(15分)如圖所示，實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖，虛線是0.2s后的波形圖。(1)若波向左傳播，求它可能的周期和最大周期。(2)若波向右傳播，求它可能的傳播速度?！窘馕觥?1)波向左傳播，傳播的時(shí)間為Δt＝eq\f(3,4)T＋nT(n＝0，1，2…)所以T＝eq\f(4Δt,4n＋3)＝4×eq\f(0.2,4n＋3)s＝eq\f(0.8,4n＋3)s(n＝0，1，2…)最大周期為T