山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢十一 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 新人教版.docx

單元質(zhì)檢十一機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波(時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,全部選對(duì)的得7分,選錯(cuò)1個(gè)扣4分,最低得0分)1.下列說(shuō)法正確的是()A.在同一地點(diǎn),單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長(zhǎng)成正比B.彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變C.在同一地點(diǎn),當(dāng)擺長(zhǎng)不變時(shí),擺球質(zhì)量越大,單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期越小D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí),系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率E.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期,就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向答案ABD解析在同一地點(diǎn),重力加速度g為定值,根據(jù)單擺周期公式T=2Lg可知,周期的平方與擺長(zhǎng)成正比,故選項(xiàng)A正確;彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),只有動(dòng)能和勢(shì)能參與轉(zhuǎn)化,根據(jù)機(jī)械能守恒條件可知,振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變,故選項(xiàng)B正確;根據(jù)單擺周期公式T=2Lg可知,單擺的周期與質(zhì)量無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí),系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率,故選項(xiàng)D正確;若彈簧振子初始時(shí)刻在波峰或波谷位置,知道周期后,可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向,若彈簧振子初始時(shí)刻不在波峰或波谷位置,則無(wú)法確定,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。2.由波源S形成的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動(dòng)的頻率為20 Hz,波速為16 m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè),且P、Q和S的平衡位置在一條直線(xiàn)上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m,P、Q開(kāi)始振動(dòng)后,下列判斷正確的是()A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同B.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反C.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置時(shí),P、Q兩點(diǎn)也正好通過(guò)平衡位置D.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P在波峰E.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),Q在波峰答案BDE解析根據(jù)題意信息可得T=120s=0.05s,v=16m/s,故波長(zhǎng)為=vT=0.8m,找P點(diǎn)關(guān)于S點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)P,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知P和P的振動(dòng)情況完全相同,P、Q兩點(diǎn)相距x=15.80.8-14.60.8=32,為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍,所以?xún)牲c(diǎn)為反相點(diǎn),故P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反,即P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反,A錯(cuò)誤B正確;P點(diǎn)距離S點(diǎn)x=1934,當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上振動(dòng)時(shí),P點(diǎn)在波峰,同理Q點(diǎn)相距S點(diǎn)x=1814,當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下振動(dòng)時(shí),Q點(diǎn)在波峰,DE正確。3.一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3 m。已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s。下列說(shuō)法正確的是()A.波速為4 m/sB.波的頻率為1.25 HzC.x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.6 s時(shí)恰好位于波谷D.x坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.2 s時(shí)恰好位于波峰E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷答案BDE解析任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4s,可知振動(dòng)周期T=0.8s,頻率f=1T=1.25Hz,B正確。從題圖中可以看出波長(zhǎng)=4m,根據(jù)v=f,得v=5m/s,A錯(cuò)誤。由于波在傳播過(guò)程中具有空間周期性,x坐標(biāo)為15m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與x=3m處相同,從t=0時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.6s,即經(jīng)歷34周期,質(zhì)點(diǎn)應(yīng)位于平衡位置,C錯(cuò)誤。用同樣的方法可判斷出D、E正確。4.一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的圖象如圖1所示,平衡位置位于x=15 m處的A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖2所示,下列說(shuō)法中正確的是()圖1圖2A.這列波沿x軸負(fù)方向傳播B.這列波的波速是53 m/sC.從t=0開(kāi)始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q晚0.3 s回到平衡位置D.從t=0到t=0.1 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)Q加速度越來(lái)越小E.從t=0到t=0.6 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)A的位移為0答案ADE解析由題圖2可知,A質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向向上,則這列波沿x軸負(fù)方向傳播,選項(xiàng)A正確;根據(jù)波速公式可得:v=T=201.2m/s=503m/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動(dòng),由題圖2可知,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期為1.2s,由于P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是非勻速運(yùn)動(dòng),且向下運(yùn)動(dòng)的速度越來(lái)越小,故質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)間大于0.15s,運(yùn)動(dòng)到和Q點(diǎn)等位移的位置時(shí),所用的時(shí)間大于0.3s,所以質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q晚回到平衡位置的時(shí)間大于0.3s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)Q向平衡位置運(yùn)動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)Q的加速度越來(lái)越小,選項(xiàng)D正確;從t=0到t=0.6s時(shí)間內(nèi),經(jīng)歷了半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)A剛好又回到平衡位置,因此質(zhì)點(diǎn)A的位移為0,選項(xiàng)E正確。5.(2018黑龍江齊齊哈爾二模)如圖所示為某沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,已知質(zhì)點(diǎn)a出現(xiàn)兩次波峰的最短時(shí)間間隔為0.4 s,則下列說(shuō)法正確的是()A.這列波的波速是10 m/sB.再經(jīng)過(guò)0.4 s,質(zhì)點(diǎn)b恰好移動(dòng)到c點(diǎn)C.c第一次到達(dá)波峰須從圖示位置再經(jīng)過(guò)0.7 s時(shí)間D.質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)到波峰位置,質(zhì)點(diǎn)a一定在平衡位置向下振動(dòng)E.從圖示時(shí)刻開(kāi)始,到0.8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c通過(guò)的路程是8 cm答案ACE解析a點(diǎn)兩次出現(xiàn)波峰的最短時(shí)間為0.4s,所以這列波的周期T=0.4s,由波速公式v=T=10m/s,A正確;質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而移動(dòng),只在平衡位置附近上下振動(dòng),B錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻到c第一次出現(xiàn)波峰,波傳播的距離x=(9-2)m=7m,t=xv=0.7s,C正確;由于質(zhì)點(diǎn)a、c之間的距離為8m,等于2,故起振后a、c的運(yùn)動(dòng)情況是一樣的,D錯(cuò)誤;從圖示位置開(kāi)始,波傳播到c的時(shí)間為0.4s,所以c實(shí)際振動(dòng)時(shí)間t1=0.8s-0.4s=0.4s,因此質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)通過(guò)的路程為s=4A=42cm=8cm,E正確。故選ACE。6.一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸負(fù)方向傳播,已知波的波長(zhǎng)為8 m,周期為2 s,t=1 s時(shí)刻波形如圖a所示,a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖b是波上某一點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則下列說(shuō)法正確的是()A.圖b可以表示d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)B.圖b可以表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)C.a、b兩質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)速度大小相同D.該波傳播速度為v=4 m/sE.t=0時(shí)b質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正向答案ADE解析a、b、d三質(zhì)點(diǎn)中在t=1s時(shí)位于平衡位置的是b和d質(zhì)點(diǎn),其中d質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)、b質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),則圖b可以表示d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。t=1.5s時(shí)a質(zhì)點(diǎn)速度大于b質(zhì)點(diǎn)速度,C項(xiàng)錯(cuò)誤。波速v=T=4m/s,D項(xiàng)正確。t=0時(shí)b質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向,E項(xiàng)正確。7.(2019成都高中畢業(yè)班摸底測(cè)試)如圖甲,介質(zhì)中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A和B的平衡位置距波源O的距離分別為1 m和5 m。圖乙是波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象。波源振動(dòng)形成的機(jī)械橫波可沿圖甲中x軸傳播。已知t=5 s時(shí)刻,A質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸負(fù)方向最大位移處。下列判斷正確的是()A.A質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上B.該列機(jī)械波的波速為0.2 m/sC.該列機(jī)械波的波長(zhǎng)為2 mD.t=11.5 s時(shí)刻,B質(zhì)點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向E.若將波源移至x=3 m處,則A、B兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),且振動(dòng)情況完全相同答案ACE解析由波源的振動(dòng)圖象可知,波源起振的方向?yàn)橄蛏?則A質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上,選項(xiàng)A正確;因T=4s,已知t=5s時(shí)刻,A質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸負(fù)方向最大位移處,可知機(jī)械波從O點(diǎn)傳到A點(diǎn)用時(shí)間為2s,則該列機(jī)械波的波速為v=xt=12m/s=0.5m/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;該列機(jī)械波的波長(zhǎng)為=vT=2m,選項(xiàng)C正確;振動(dòng)傳到B點(diǎn)的時(shí)間為t1=50.5s=10s,則t=11.5s時(shí)刻,B質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)1.5s,此時(shí)的速度方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;若將波源移至x=3m處,則A、B兩質(zhì)點(diǎn)距離振源的距離相等,則兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),且振動(dòng)情況完全相同,選項(xiàng)E正確;故選ACE。8.(2019四川眉山中學(xué)月考)在光滑水平面上建立直角坐標(biāo)系xOy,沿x軸放置一根彈性細(xì)繩,x軸為繩上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置?，F(xiàn)讓x=0與x=12 m處的質(zhì)點(diǎn)在y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),形成沿x軸相向傳播的甲、乙兩列機(jī)械波。已知波速為1 m/s,振幅均為A,t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示,則()A.兩列波在疊加區(qū)發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象B.兩波源的起振方向一定相反C.t=4 s時(shí),x=8 m處的質(zhì)點(diǎn)正處于平衡位置且向上振動(dòng)D.t=6 s時(shí),兩波源間(含波源)有7個(gè)質(zhì)點(diǎn)位移為零E.在t=0之后的6 s時(shí)間內(nèi),x=6 m處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為16A答案BCD解析兩列波的波長(zhǎng)不同,但是傳播速度相同,則兩列波的頻率不同,兩列波在疊加區(qū)不能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)兩列波的傳播方向以及波形圖可知,甲波起振方向向下,乙波起振方向向上,兩波源的起振方向一定相反,選項(xiàng)B正確;t=4s時(shí),甲乙兩波都傳播4m,此時(shí)甲波還沒(méi)有傳到x=8m處,乙波引起的振動(dòng),使得x=8m處的質(zhì)點(diǎn)在正處于平衡位置且向上振動(dòng),選項(xiàng)C正確;t=6s時(shí),兩列波分別相向傳播了6m,此時(shí)甲波傳到x=8m處,乙波傳到了x=0處,根據(jù)波形圖及疊加原理可知,當(dāng)兩列波在某點(diǎn)的位移等大反向時(shí)該質(zhì)點(diǎn)的位移為零,由圖象可知兩波源間(含波源)有7個(gè)質(zhì)點(diǎn)位移為零,選項(xiàng)D正確;甲的周期T甲=v=41s=4s,乙的周期T乙=v=61s=6s,則在t=0之后的4s時(shí)間內(nèi),甲波還沒(méi)有傳到x=6m處,假設(shè)沒(méi)有甲波,在x=6m處的質(zhì)點(diǎn)在6s內(nèi)通過(guò)的路程為4A;如果沒(méi)有乙波,當(dāng)甲波傳到x=6m位置時(shí),由甲波在2s=0.5T甲內(nèi)引起的振動(dòng)在2s內(nèi)通過(guò)的路程為2A,則甲乙兩波都存在時(shí),在t=0之后的6s時(shí)間內(nèi),x=6m處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程不可能為16A,選項(xiàng)E錯(cuò)誤;故選BCD。二、非選擇題(本題共4小題,共44分)9.(8分)某同學(xué)利用單擺測(cè)量重力加速度(1)為了使測(cè)量誤差盡量小,下列說(shuō)法正確的是。A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B.組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)C.實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D.擺長(zhǎng)一定的情況下,擺的振幅盡量大(2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長(zhǎng)約為1 m的單擺,實(shí)驗(yàn)時(shí),由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn),測(cè)出單擺的周期T1;然后保持懸點(diǎn)位置不變,設(shè)法將擺長(zhǎng)縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn),并測(cè)出單擺周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離L,用上述測(cè)量結(jié)果,寫(xiě)出重力加速度的表達(dá)式g=。答案(1)BC(2)42LT12-T22解析(1)為了減小空氣阻力的誤差選用密度大,體積小的小球,A錯(cuò)。如果振幅過(guò)大,大于10小球的運(yùn)動(dòng)不再是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),所以誤差較大,D錯(cuò)誤。要求小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變,且是單擺,而不能是圓錐擺,故選BC。(2)T12=42L1g同理得T22=42L2g兩式相減可得g=42LT12-T22。10.(10分)如圖所示,a、b、c、d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)間的間距依次為2 m、4 m和6 m。一列簡(jiǎn)諧橫波以2 m/s的波速沿x軸負(fù)向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)d,質(zhì)點(diǎn)d由平衡位置開(kāi)始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)最高點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)的振幅為6 mm,求:(1)在t=6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移;(2)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a第一次振動(dòng)到正向最大位移處時(shí),質(zhì)點(diǎn)d經(jīng)過(guò)的路程。答案(1)-6 mm(2)54 mm解析(1)已知在t=0時(shí)刻波到達(dá)質(zhì)點(diǎn)d,質(zhì)點(diǎn)d由平衡位置開(kāi)始豎直向下運(yùn)動(dòng),其波的前段波形如圖t=6s時(shí),波向左傳播的距離為12m,波的前端到達(dá)a質(zhì)點(diǎn)位置,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)最高點(diǎn),所以a、c間的距離恰好是四分之三個(gè)波長(zhǎng),則波長(zhǎng)=8m,又b、c間距離為4m=12,所以質(zhì)點(diǎn)b的位移為-6mm。(2)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a開(kāi)始振動(dòng)時(shí)d已經(jīng)振動(dòng)t1=6s再經(jīng)歷四分之三周期,質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)到正向最大位移處t2=34TT=v=4s質(zhì)點(diǎn)a第一次振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),質(zhì)點(diǎn)d已運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=t1+t2=9s由題意知A=6mm質(zhì)點(diǎn)d的路程為s=tT4A=54mm。11.(12分)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,如圖甲所示為波傳播到x=5 m的M點(diǎn)時(shí)的波形圖,圖乙是位于x=3 m的質(zhì)點(diǎn)N從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象,Q是位于x=10 m處的質(zhì)點(diǎn),求:(1)波由M點(diǎn)傳到Q點(diǎn)所用的時(shí)間;(2)波由M點(diǎn)傳到Q點(diǎn)的過(guò)程中,x=3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程。答案(1)5 s(2)27.07 cm解析(1)由題圖甲可以看出波長(zhǎng)=4m,由題圖乙可以看出周期T=4s,所以波速v=T=1m/s,波由M點(diǎn)傳到Q點(diǎn)所用的時(shí)間t=xv=5s。(2)4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為4A=20cm,x=3.5m處的質(zhì)點(diǎn)1s內(nèi)通過(guò)的路程為25sin45=52cm,則質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為(20+52)cm27.07cm。12.(14分)如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,已知該波的傳播速度為6.4 m/s,求:(1)這列波的周期;(2)平衡位置在x=4 cm處的質(zhì)點(diǎn)在00.05 s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程。答案(1)3160 s(2)20+350 m解析(1)由題圖可知波長(zhǎng)=12cm,則周期T=v=3160s。(2)質(zhì)點(diǎn)從平衡位置出發(fā)一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)4A,半個(gè)周期運(yùn)動(dòng)2A,平衡位置在x=4cm處的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)t=0.05s=223T=212T+16T由題意知,x=4cm處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=Asint=Asin2Tt故在最后16T時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程是Asin2T16T=32A所以總的路程是2124A+32A=20+350m。