第十三章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波（測試）（原卷版）

第十三章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波測試卷（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1．如圖所示，光滑水平細(xì)桿兩端固定，小滑塊與輕彈簧相連，并套在細(xì)桿上，輕彈簧左端固定；在小滑塊上固定一個(gè)能持續(xù)發(fā)出單一頻率聲音的蜂鳴器?；瑝K與蜂鳴器靜止時(shí)處于點(diǎn)，現(xiàn)將其拉到點(diǎn)由靜止釋放，滑塊與蜂鳴器就沿著細(xì)桿在、之間振動(dòng)起來。某同學(xué)站在右側(cè)，耳朵正好在延長線上，滑塊與蜂鳴器整體視為質(zhì)點(diǎn)，則（）A．該同學(xué)聽到的蜂鳴器的聲音是斷斷續(xù)續(xù)的B．該同學(xué)聽到的蜂鳴器振動(dòng)時(shí)的聲音總是比靜止時(shí)音調(diào)高C．如果增大滑塊與蜂鳴器振動(dòng)的振幅，其振動(dòng)周期一定增大D．滑塊與蜂鳴器的振動(dòng)可以視為簡諧運(yùn)動(dòng)2．如圖甲所示，彈簧振子的平衡位置為O點(diǎn)，在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，取向右為正方向，以振子從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．時(shí)，振子的速度方向向左B．時(shí)，振子的加速度方向向右C．到的時(shí)間內(nèi)，振子的回復(fù)力逐漸增大D．到的時(shí)間內(nèi)，振子的動(dòng)能逐漸減小3．圖中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回?cái)[動(dòng)，B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置，則在擺動(dòng)過程中（）A．?dāng)[球在B點(diǎn)處，速度最大，細(xì)線拉力也最大B．?dāng)[球在B點(diǎn)處，速度最大，回復(fù)力也最大C．?dāng)[球在A點(diǎn)和C點(diǎn)處，速度為零，合力與回復(fù)力也為零D．?dāng)[球受到重力、拉力、向心力、回復(fù)力四個(gè)力的作用4．飛力士棒（Flexi-bar）是德國物理治療師發(fā)明的一種康復(fù)器材，它由一根PVC軟桿、兩端的負(fù)重頭和中間的握柄組成，棒的固有頻率為，如圖所示。下列說法正確的是（）A．用力越大，棒振動(dòng)的越快B．增大手驅(qū)動(dòng)的頻率，棒的振幅一定變大C．增大手驅(qū)動(dòng)的頻率，棒的振動(dòng)頻率可能減小D．雙手驅(qū)動(dòng)該棒每分鐘振動(dòng)270次，則棒的振幅最大5．釣魚可以修身養(yǎng)性，頗受人們喜愛。如圖為某魚漂的示意圖，魚漂上部可視為圓柱體。當(dāng)魚漂受到微小擾動(dòng)而上下振動(dòng)，某釣友發(fā)現(xiàn)魚漂向下運(yùn)動(dòng)時(shí)圓柱體上的M點(diǎn)恰好可以到達(dá)水面，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)圓柱體上的N點(diǎn)恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波動(dòng)影響，則（）

A．魚漂的振動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng)B．魚漂振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒C．M點(diǎn)到達(dá)水面時(shí)，魚漂的動(dòng)能最大D．N點(diǎn)到達(dá)水面時(shí)，魚漂的加速度最小6．如圖，學(xué)校人工湖水面上和處有兩個(gè)穩(wěn)定的振源、，它們振動(dòng)頻率相同且步調(diào)一致，在水面上產(chǎn)生了兩列波長為0.3m、振幅分別為3cm和5cm的水波，一段時(shí)間后水面上形成了穩(wěn)定的干涉圖樣，下列說法正確的是（）A．水波遇到湖中假山時(shí)能繞過假山傳播到它的后方B．x軸上處的質(zhì)點(diǎn)振幅小于8cmC．y軸上處的質(zhì)點(diǎn)會(huì)隨水波傳播到處D．圖中方程為的曲線上的A點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)7．一簡諧振子沿x軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，時(shí)刻振子的位移；時(shí)刻；時(shí)刻。該振子的振幅和周期不可能為（??）A．0.1m， B．0.1m,8sC．0.2m， D．0.2m，8s8．科幻作品是在尊重基礎(chǔ)科學(xué)結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理設(shè)想而創(chuàng)作出的文藝作品，在某科幻小說中，地球中間出現(xiàn)一道豎直裂縫，可簡化為如圖所示的模型。物體從處由靜止釋放后，穿過地心到達(dá)，用時(shí)，已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)于放于內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)的引力為零；質(zhì)量為，勁度系數(shù)為的彈簧振子的周期公式為，引力常量為，可將地球看作質(zhì)量均勻分布的球體，不計(jì)空氣阻力。則地球的平均密度為（）

A． B． C． D．9．一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是t=1s時(shí)刻該簡諧橫波的波形圖；圖乙是平衡位置在x=3m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，下列說法正確的是（）

A．簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播 B．簡諧橫波的頻率為2HzC．簡諧橫波的波速為2m/s D．t=1.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P在波峰10．如圖是一列簡諧橫波沿x軸傳播的時(shí)刻的波形圖，已知該波的傳播速度為4m/s，則下列選項(xiàng)圖中，描述平衡位置坐標(biāo)為處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能正確的是（）A． B．C． D．11．“戰(zhàn)繩”是一種時(shí)尚的健身器材，有較好的健身效果。如圖甲所示，健身者把兩根相同繩子的一端固定在P點(diǎn)，用雙手分別握住繩子的另一端，然后根據(jù)鍛煉的需要以不同的頻率、不同的幅度上下抖動(dòng)繩子，使繩子振動(dòng)起來。某次鍛煉中，健身者以2Hz的頻率開始抖動(dòng)繩端，t=0時(shí)，繩子上形成的簡諧波的波形如圖乙所示，a、b為右手所握繩子上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，二者平衡位置間距離為波長的，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的位移為cm。已知繩子長度為20m，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位差為B．t=s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a的位移仍為cm，且速度方向向下C．健身者抖動(dòng)繩子端點(diǎn)，經(jīng)過5s振動(dòng)恰好傳到P點(diǎn)D．健身者增大抖動(dòng)頻率，將減少振動(dòng)從繩子端點(diǎn)傳播到P點(diǎn)的時(shí)間12．一根長的軟繩拉直后放置在光滑水平地板上，以繩中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以繩上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置為軸建立圖示坐標(biāo)系。兩人在繩端、沿軸方向不斷有節(jié)奏地抖動(dòng)，形成兩列振幅分別為、的相向傳播的機(jī)械波。已知的波速為。時(shí)刻的波形如圖所示。下列判斷正確的有（

）A．兩波源的起振方向相同B．兩波源的起振方向相反C．時(shí)，在之間（不含兩點(diǎn)）繩上一共有5個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移為D．時(shí)，在之間（不含兩點(diǎn)）繩上一共有6個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移為第II卷（非選擇題共52分）二、實(shí)驗(yàn)題（滿分14分）13．某同學(xué)用圖a所示裝置測定重力加速度，并驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。小球上安裝有擋光部件，光電門安裝在小球平衡位置正下方。（1）用螺旋測微器測量擋光部件的擋光寬度d，其讀數(shù)如圖b，則d=mm；（2）讓單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)并開啟傳感器的計(jì)數(shù)模式，當(dāng)光電門第一次被遮擋時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為1并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后光電門被遮擋一次計(jì)數(shù)增加1。若計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為N時(shí)，單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則該單擺的周期T=；（3）擺線長度大約80cm，該同學(xué)只有一把量程為30cm的刻度尺，于是他在細(xì)線上標(biāo)記一點(diǎn)A，使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長度為30cm，如圖c。保持A點(diǎn)以下的細(xì)線長度不變，通過改變OA間細(xì)線長度l以改變擺長，并測出單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的周期T。測量多組數(shù)據(jù)后繪制T2-l圖像，求得圖像斜率為k1，可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=；（4）該同學(xué)用此裝置繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖d，將小球拉到一定位置由靜止釋放，釋放位置距最低點(diǎn)高度為h，開啟傳感器計(jì)時(shí)模式，測得小球擺下后第一次擋光時(shí)間為Δt，改變不同高度h并測量不同擋光時(shí)間Δt，測量多組數(shù)據(jù)后繪制圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是過原點(diǎn)的直線并求得圖像斜率k2，比較k2的值與（寫出含有d、k1的表達(dá)式），若二者在誤差范圍內(nèi)相等，則驗(yàn)證機(jī)械能是守恒的；（5）對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的兩項(xiàng)為。A．安裝在小球下面的擋光部件選用擋光小圓柱比擋光小薄片好B．只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，k1的測量值與理論值相比偏大C．只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，k2的測量值與理論值相比偏小D．驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)細(xì)線偏離平衡位置的最大角度必須小于或等于5°三、計(jì)算題（滿分38分）14．如圖所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在時(shí)刻的振動(dòng)圖像。該波的振幅為，此時(shí)平衡位置位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)A的位移為，平衡位置位于處的質(zhì)點(diǎn)P的位移為0。已知時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。（1）求該波的波長；（2）若該波傳播方向未知，求該波可能的波速v。15．如圖甲，水袖舞是中國京劇的特技之一，因其身姿搖曳、技法神韻倍受人們喜歡。某次表演中演員甩出水袖的波浪可簡化為如圖乙所示沿x軸方向傳播的簡諧橫波，P、Q為該波沿水平傳播方向上相距的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，且橫波由P傳向Q。時(shí)P質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置向上振動(dòng)，Q質(zhì)點(diǎn)正處于波谷（未畫出），圖丙為P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像。已知該水袖舞甩出的波長在至之間，袖子足夠長且忽略傳播時(shí)振幅的衰減，求：（1）質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的位移y與時(shí)間t的關(guān)系式；（2）該水袖舞形成的簡諧波的波速。16．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的單擺實(shí)驗(yàn)，將擺長為的細(xì)繩上端固定在天花板上的點(diǎn)處，下端拴接一個(gè)小球。在點(diǎn)的正下方的處有一固定的細(xì)鐵釘。保證細(xì)繩始終處于拉直狀態(tài)，將小球向右拉至細(xì)繩與豎直方向的夾角為后由靜止釋放，并從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)小球擺到最低位置時(shí)，細(xì)繩會(huì)受到鐵釘?shù)淖钃?。取向右為正方向。（。?dāng)角很小時(shí)，近似有。）求：（1）此擺振動(dòng)的周期；（2）此擺在細(xì)繩受到鐵釘阻擋前后的振幅，并在圖乙中作出一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖像。

17．已知質(zhì)量為的物體在受到的回復(fù)力作用下，將做簡諧運(yùn)動(dòng)，其偏離平衡位置的位移與時(shí)間t的關(guān)系到遵循規(guī)律，其中，為比例系數(shù)，A為振幅。如圖，一豎直光滑的足夠長圓管，內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，彈簧下端固定于地面上，上端與一質(zhì)量為m的圓盤a相連，圓盤a靜