2024-2025學年新教材高中物理階段強化訓練二振動和波課時評價含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE7-階段強化訓練(二)振動和波(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內的振動圖像，由圖可知，下列說法中正確的是()A.振動周期為5s，振幅為8cmB．第2s末振子的速度為零，加速度為負向的最大值C．第3s末振子的速度為正向的最大值D．從第1s末到第2s末振子在做加速運動【解析】選C。依據圖像可知，彈簧振子的周期T＝4s，振幅A＝8cm，選項A錯誤；第2s末振子到達負方向位移最大位置，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向，選項B錯誤；第3s末振子經過平衡位置，速度達到最大，且向x軸正方向運動，選項C正確；從第1s末到第2s末振子經過平衡位置向下運動到達負方向位移最大位置，速度漸漸減小，選項D錯誤。2．如圖所示為某物體做簡諧運動的圖像，下列說法中不正確的是()A.物體在0.2s時刻與0.4s時刻的速度相同B．物體在0.6s時刻與0.4s時刻的動能相同C．0.7～0.9s時間內物體的加速度在增大D．0.9～1.1s時間內物體的勢能在增加【解析】選D。由簡諧運動的對稱性可知，物體在0.2s時刻與0.4s時刻速度相同，A正確；物體在0.6s時刻與0.4s時刻速度大小相等，方向相反，但動能相同，B正確；0.7～0.9s時間內，物體遠離平衡位置，位移增大，加速度增大，C正確；0.9～1.1s時間內動能增大，勢能減小，D錯誤。3．關于單擺擺球在運動過程中的受力，下列結論正確的是()A．擺球受重力、擺線的張力、回復力、向心力作用B．擺球受到回復力最大時，向心力為零；回復力為零時，向心力最大C．擺球受到回復力最大時，擺線中的張力大小比擺球的重力大D．擺球受到向心力最大時，擺球的加速度方向沿擺球的運動方向【解析】選B。單擺在運動過程中，擺球受重力和擺線的拉力作用，故A錯；重力垂直于擺線的分力供應回復力，當回復力最大時，擺球在最大位移處，速度為零，向心力為零，張力等于重力沿擺線的分力大小，則張力小于重力；在平衡位置處，回復力為零，速度最大，向心力最大，擺球的加速度方向沿擺線指向懸點，故C、D錯，B對。4.一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時的波形如圖所示，質點A與質點B相距1m，A點速度沿y軸正方向；t＝0.02s時，質點A第一次到達正向最大位移處。由此可知()A．此波沿x軸正方向傳播B．在t＝0.02s時，質點B處在波谷位置C．此波的傳播速度為75m/sD．從t＝0時起，經過0.02s，質點A沿波傳播方向遷移了0.5m【解析】選B。已知A點的速度沿y軸正方向，依據“同側法”原則，則波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；依據同側法原則，t＝0時，B點速度沿y軸負方向，則在t＝0.02s時，B質點處于負向最大位移處，也就是波谷的位置，故B正確；由圖可知，λ＝2m，T＝0.08s，則依據公式得波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,0.08)m/s＝25m/s，故C錯誤；由簡諧波的特點可知，在簡諧橫波中，質點不隨波的傳播而遷移，只是上下振動，故D錯誤。故選B。5．已知在單擺a完成10次全振動的時間內，單擺b完成6次全振動，兩擺長之差為1.6m。則兩單擺擺長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。設單擺a完成10次全振動所經驗的時間為t，則Ta＝eq\f(t,10)，Tb＝eq\f(t,6)得到Ta∶Tb＝3∶5；又因為Ta＝2π；Tb＝2π＝2π，可解得：la＝0.9m，lb＝2.5m。故選B。6．一列簡諧波在t＝0時刻的波形圖如圖(a)所示，圖(b)表示該波傳播的介質中某質點此后一段時間內的振動圖像，則()A．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應為a質點的振動圖像B．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應為b質點的振動圖像C．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應為c質點的振動圖像D．若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應為d質點的振動圖像【解析】選B。由圖(a)看出，圖示時刻質點a的位移為正向最大，而振動圖像t＝0時刻質點的位移為零，所以圖(b)不行能是圖(a)中a的振動圖像，A錯誤；若波沿x軸正方向傳播，b質點的速度方向沿y軸正方向，此時刻b的位移為零，由圖(b)看出t＝0時刻質點經過平衡位置沿y軸正方向振動，所以圖(b)是圖(a)中b質點的振動圖像，B正確；圖(a)中質點c此時刻處于波谷，位移為負向最大，圖(b)不行能是圖(a)中c質點的振動圖像，C錯誤；若波沿x軸正方向傳播，d質點的速度方向沿y軸負方向，由圖(b)看出t＝0時刻質點經過平衡位置沿y軸正方向振動，D錯誤。故選B。7．如圖所示是視察水面波衍射的試驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個小孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域的傳播狀況，每兩條相鄰的水紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則對于波經過孔之后的傳播狀況，下列描述正確的是()①此時能明顯視察到波的衍射現象②擋板前后水紋間距離相等③假如將孔AB擴大，有可能視察不到明顯的衍射現象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象A．只有②④ B．只有②C．只有①②③ D．①②③④【解析】選C。①因為波長與孔的尺寸差不多，所以能夠視察到明顯的衍射現象，故①正確；②波通過孔后，波速、頻率、波長不變，則擋板前后水紋間的距離相等，故②正確；③假如將孔AB擴大，孔的尺寸大于波的波長，可能視察不到明顯的衍射現象，故③正確；④假如孔的大小不變，使波源頻率增大，因為波速不變，依據λ＝eq\f(v,f)知，波長減小，可能視察不到明顯的衍射現象，故④錯誤，綜上分析，故A、B、D錯誤，C正確。故選C。8．如圖所示是兩個完全相同的波源形成的干涉圖樣(部分)，其中實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，ad連線與bc連線交于e點(圖中未畫出)，波源振幅為A。下列說法正確的是()A.質點a振動加強，此時位移為零B．質點b振動加強，此時位移為AC．質點e振動加強，振幅為2D．從今刻起，經過半個周期時間，質點c回到平衡位置【解析】選C。質點a是波峰與波谷相遇，所以屬于減弱點，此時的位移為零，所以A錯誤；質點b是波峰與波峰相遇，所以屬于加強點，此時位移為2A，所以B錯誤；質點e是ad連線與bc連線的交點，所以屬于平衡位置與平衡位置相遇，屬于加強點，振幅為2A，所以C正確；從今刻起，經過半個周期時間，質點9.(2024·天津等級考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，t＝0時的波形如圖所示。t＝eq\f(T,4)時()A．質點a速度方向沿y軸負方向B．質點b沿x軸正方向遷移了1mC．質點c的加速度為零D．質點d的位移為－5cm【解析】選C。由圖像可知在t＝eq\f(T,4)時，a、c兩質點在平衡位置，質點d向上運動到波峰的位置，a速度方向沿y軸正方向，c的加速度為零，質點d的位移應當是5cm，故C正確，A、D錯誤；在波傳播過程中，質點只在平衡位置上下振動，不隨波遷移，故B錯誤。二、非選擇題(本題共3小題，共37分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要標明單位)10．(10分)(2024·全國Ⅲ卷)如圖，一列簡諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實線和虛線分別為t＝0和t＝0.1s時的波形圖。已知平衡位置在x＝6m處的質點，在0到0.1s時間內運動方向不變。這列簡諧波的周期為__________s，波速為__________m/s，傳播方向沿x軸________(選填“正方向”或“負方向”)?！窘馕觥恳驗閤＝6m處的質點在0～0.1s內運動方向不變，所以該處質點從正向位移最大處經過四分之一個周期向下運動至平衡位置處，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處的質點向下運動，依據同側法可知波沿x軸負方向傳播。答案：0.410負方向11.(12分)一個單擺的擺長為l，在其懸點O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖所示)，現將擺球向左拉開到A，使擺線偏角θ<5°，放手后使其搖擺，搖擺到B【解析】釋放后擺球到達右邊最高點B處，由機械能守恒可知B和A等高，則擺球始終做簡諧運動。單擺做簡諧運動的擺長有所改變，它的周期為兩個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，實線是某時刻的波形圖，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