【精品试卷】人教版高中物理选修3-4第11-12章振动和波波的长、频率和波速复习专用试卷

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【精品试卷】人教版高中物理选修3-4《第11章机械振动》单元综合试题及答案5复习专用试卷

高中物理学习材料（精心收集**整理制作）(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．关于做简谐运动的物体完成一次全振动的意义有以下说法，其中正确的是( ) A ．回复力第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 B ．速度第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程C ．动能或势能第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程D ．速度和加速度第一次同时恢复原来的大小和方向所经历的过程解析：选D.物体完成一次全振动，是一次完整的振动过程．物体回到原位置，位移、速度、回复力的大小和方向与原来的大小和方向都相同．因此D 正确．2. 一个弹簧振子在A 、B 间做简谐运动，如图11－3所示，O 是平衡位置，以某时刻作为计时零点(t ＝0)，经过14周期，振子具有正方向的最大加速度，那么图11－4中的四个x -t 图象能正确反映运动情况的是( )解析：选D.由题意可知当t ＝14T 时，振子具有正向最大加速度，也就是位移负向最大，所以D正确．3. (2011年烟台高二检测)如图11－5所示是一做简谐运动物体的振动图象，由图象可知物体速度最大的时刻是( )图11－5A．t1B．t2C．t3D．t4答案：B4．(原创题)2011年3月11日14时46分，日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法正确的有()A．所有建筑物振动周期相同B．所有建筑物振幅相同C．建筑物的振动周期由其固有周期决定D．所有建筑物均做受迫振动解析：选AD.地面上的所有建筑物都在同一驱动力下做受迫振动，它们的振动周期都与驱动力的周期相同，与其固有周期无关，故A、D正确，C错误．由于不同的建筑物固有周期不尽相同，所以做受迫振动时，它们的振幅不一定相同，B错误．5．如图11－6所示为水平面内振动的弹簧振子，O是平衡位置，A是最大位移处，不计小球与轴的摩擦，则下列说法正确的是()图11－6A．每次经过O点时的动能相同B．从A到O的过程中加速度不断增加C．从A到O的过程中速度不断增加D．从O到A的过程中速度与位移的方向相反解析：选AC.简谐运动中机械能守恒，故振子每次过O点时动能相同，A对；从A到O过程中位移逐渐减小，而振子的加速度大小与位移大小成正比，故加速度也逐渐减小，B错；A到O过程中振子的合力(回复力)做正功，振子速度增加，C对；O到A过程中，振子向右运动，位移也向右，故速度与位移方向相同，D错．6．(2011年沈阳高二检测)如图11－7所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象．已知甲、乙两个振子质量相等，则()图11－7A．甲、乙两振子的振幅分别为2 cm、1 cmB．甲、乙两个振子的相位差总为πC．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大解析：选AD.两振子的振幅A甲＝2 cm，A乙＝1 cm，A 对；两振子的频率不相等，相位差为一变量，B错；前2 s内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，C错；第2 s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处加速度最大，D对．7. 如图11－8所示，光滑槽半径远大于小球运动的弧长，今有两个小球同时由图示位置从静止释放，O 点为槽的最低点，则它们第一次相遇的地点是( )图11－8 A ．O 点 B ．O 点左侧 C ．O 点右侧D ．无法确定解析：选A.两球释放后到槽最低点前的运动为简谐运动且为单摆模型．其周期T ＝2πRg，从释放到最低点O 的时间t ＝T4相同，所以在O 点相遇，选项A 正确．8．如图11－9所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过M 、N 两点，历时1 s ，质点通过N 点后再经过1 s 又第2次通过N 点，在这2 s 内质点通过的总路程为12 cm.则质点的振动周期和振幅分别为( )图11－9 A ．3 s,6 cm B ．4 s,6 cm C ．4 s,9 cmD ．2 s,8 cm解析：选B.因质点通过M 、N 两点时速度相同，说明M 、N 两点关于平衡位置对称，由时间的对称性可知，质点由N 到最大位移，与由M 到最大位移的时间相等，即t 1＝0.5 s ，则T2＝t MN ＋2t 1＝2 s ，即T ＝4 s ，由过程的对称性可知：质点在这2 s 内通过的路程恰为2A ，即2A ＝12 cm ，A ＝6 cm ，故B 正确．9. 弹簧振子在AOB 之间做简谐运动，如图11－10所示，O 为平衡位置，测得AB 间距为8 cm ，完成30次全振动所用时间为60 s ．则( )图11－10A ．振动周期是2 s ，振幅是8 cmB ．振动频率是2 HzC ．振子完成一次全振动通过的路程是16 cmD ．振子过O 点时计时，3 s 内通过的路程为24 cm 答案：CD10．一个摆长为l 1的单摆，在地面上做简谐运动，周期为T 1，已知地球质量为M 1，半径为R 1，另一摆长为l 2的单摆，在质量为M 2，半径为R 2的星球表面做简谐运动，周期为T 2，若T 1＝2T 2，l 1＝4l 2，M 1＝4M 2，则地球半径与星球半径之比R 1∶R 2为( )A ．2∶1B ．2∶3C ．1∶2D ．3∶2解析：选A.在地球表面单摆的周期 T 1＝2πl 1g① 在星球表面单摆的周期T 2＝2πl 2g ′② 又因为GM 1R 21＝g ③G M 2R 22＝g ′④ ①②③④联立得R 1R 2＝ M 1M 2· l 2l 1·T 1T 2＝21.二、实验题(本题共2小题，11题6分，12题8分，共14分．把答案填在题中横线上) 11．(2011年高考福建理综卷)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图11－11所示，则该摆球的直径为________cm.图11－11(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是________．(填选项前的字母) A ．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B ．测量摆球通过最低点100次的时间t ，则单摆周期为t100C ．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D ．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小解析：(1)游标卡尺读数为0.9 cm ＋7×0.1 mm ＝0.97 cm(2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过10°，并从平衡位置计时，故A 错误；若第一次过平衡位置计为“0”则周期T ＝t 50，若第一次过平衡位置计为“1”则周期T ＝t49.5，B 错误；由T ＝2πl /g 得g ＝4π2lT 2，其中l 为摆长，即悬线长加摆球半径，若为悬线长加摆球直径，由公式知g 偏大，故C 正确；为了能将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差，应选密度较大体积较小的摆球，故D 错误．答案：(1)0.97 (2)C12．(2011年大同高二检测)(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中，下列措施中可以提高实验精度的是________．A ．选细线做为摆线B ．单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内C ．拴好摆球后，令其自然下垂时测量摆长D ．计时起止时刻，选在最大摆角处(2)如果测得的g 值偏小，可能的原因是________. A ．测摆线长时摆线拉得过紧B ．摆线上端悬点末固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C ．开始计时时，秒表过迟按下D ．实验中误将49次全振动记为50次(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l 并测出相应的周期T ，从而得出一组对应的l 与T 的数据，再以l 为横坐标，T 2为纵坐标，将所得数据连成直线如图11－12所示，并求得该直线的斜率为k ，则重力加速度g ＝________(用k 表示)．图11－12答案：(1)ABC (2)B (3)4π2k三、计算题(本题共4小题，共36分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(6分)(2011年高考江苏卷)将一劲度系数为k 的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m 的物块．将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T .解析：单摆周期公式T ＝2πlg，且kl ＝mg解得T ＝2πmk.答案：见解析14．(8分)一水平弹簧振子做简谐运动，其位移和时间关系如图11－13所示．图11－13(1)求t ＝0.25×10－2s 时的位移．(2)从t ＝0到t ＝8.5×10－2 s 的时间内，质点的路程、位移各为多大？解析：(1)由图象可知T ＝2×10－2 s ，横坐标t ＝0.25×10－2 s 时，所对应的纵坐标x ＝－A cos ωt ＝－2cos100π×0.25×10－2 cm ≈－1.414 cm.(2)因振动是变速运动，因此只能利用其周期性求解．即一个周期内通过的路程为4个振幅，本题中Δt ＝8.5×10－2 s ＝174T ，所以通过的路程为174×4A ＝17A＝17×2 cm ＝34 cm ，经174个周期振子回到平衡位置，位移为零．答案：(1)－1.414 cm (2)34 cm 015．(10分)有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度．已知该单摆在海平面处的周期是T 0.当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为T ，求该气球此时离海平面的高度h ，把地球看成质量均匀分布的半径为R 的球体．解析：设单摆的摆长为L ，地球的质量为M ，则据万有引力定律可得地面的重力加速度和高山上的重力加速度分别为：g ＝G M R 2，g h ＝G M (R ＋h )2据单摆的周期公式可知T 0＝2πLg，T ＝2πL g h由以上各式可求得h ＝(TT 0－1)R .答案：(TT 0－1)R16．(12分)如图11－14所示，两个完全相同的弹性小球A 和B 分别挂在l 和l /4的细线上，重心在同一水平面且小球恰好相互接触，把第一个小球A 向右拉开一个不大的距离后由静止释放，经过多长时间两球发生第12次碰撞(两球碰撞时交换速度)?图11－14解析：球A 运动的周期T A ＝2πl g，球B 运动的周期T B ＝2π l /4g＝πl g. 则该振动系统的周期。

人教版高中物理选修3-4《第12章机械波》单元综合试题及答案5.docx

高中物理学习材料桑水制作一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．关于机械波，下列说法正确的是( )A．在传播过程中能传递能量B．频率由波源决定C．能产生干涉、衍射现象D．能在真空中传播解析：选ABC.机械波的频率就是质点振动的频率，而各介质质点都是在波源驱动力作用下做受迫振动，故波的频率由波源决定，因而B选项正确．波的传播过程，传播的不仅是波源的振动形式，也传播能量．将波源的能量沿波的传播方向传递出去，因而A选项也正确．干涉和衍射现象是一切波都具有的性质，因而C选项也正确．由机械波的形成条件可知，要有机械波必须具有弹性介质，因而D选项错误．2．关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A．对于横波和纵波质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B．对于纵波质点的运动方向与波的传播方向一定相同C．形成纵波的质点，随波一起迁移D．空气介质只能传播纵波答案：D3．下列关于声波的判断中，错误的是( )A．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的干涉现象B．闻其声而不见其人，是声波的衍射现象C．围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象D．鸣着笛的汽车从身边急驶而过时，喇叭的声调发生变化，这是多普勒效应答案：A4．有一测速雷达，发射电磁波的频率为f1，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2，则( )A．f1>f2B．f1＝f2C．f1<f2 D．无法确定答案：C5．同一波源分别在甲、乙两种不同介质中产生的甲、乙两列波，它们的频率分别为f1、f2，波速分别为v1、v2，波长分别为λ1、λ2，在下列关系式中正确的是( )A.v1λ1＝v2λ2B.v1f1＝v2f2C.f1λ1＝f2λ2D.v1f2＝v2f1答案：A6.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻波形如图12－4所示，关于波的传播方向与质点a、b、c、d、e的运动情况，下列叙述正确的是( )图12－4A ．若波沿x 轴正方向传播，a 运动的速度将减小B ．若波沿x 轴负方向传播，c 将向下运动C ．若e 比d 先回到平衡位置，则波沿x 轴正方向传播D ．若波沿x 轴正方向传播，再经过半个周期b 将移到d 现在的位置解析：选B.若波沿x 轴正方向传播，则a 向下运动，速度增大；e 比d 迟回到平衡位置；b 不随波迁移到d ，而是在平衡位置附近上下振动．7.一列沿x 方向传播的横波，其振幅为A ，波长为λ，某一时刻波的图象如图12－5所示，在该时刻某质点的坐标为(λ，0)，经过四分之一周期后，该质点的坐标为( )图12－5A.⎝ ⎛⎭⎪⎫54λ，0 B ．(λ，－A ) C ．(λ，A ) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫54λ，A 解析：选B.经过14T 后，质点向下振动，到达波谷处，此时坐标为(λ，－A )．8．一列横波在T ＝0时刻的波形如图12－6中实线所示，在T ＝1 s 时刻波形如图中虚线所示．由此可以判定此波的( )A ．波长一定是4 cmB ．周期一定是4 sC ．振幅一定是4 cmD ．传播速度一定是1 cm/s解析：选A.由题图知，波长是4 cm ，振幅是2 cm ，周期及波速无法确定．9.如图12－7所示表示两列同频率相干水波在t ＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2 cm ，波速为2 m/s ，波长为0.4 m ，E 点是BD 连线和AC 连线的交点，下列说法正确的是( )图12－7A ．A 、C 两点是振动减弱点B ．E 点是振动加强点C ．B 、D 两点在该时刻的竖直高度差为4 cm D ．t ＝0.05 s ，E 点离开平衡位置2 cm解析：选AB.由图可知A 、C 两点在该时刻是波峰和波谷相遇，所以是减弱的，A 选项正确．同理可知，B 、D 两点是振动加强点，且高度差为4A ＝8 cm ，C 选项错误． T ＝λv ＝0.42 s ＝0.2 s ，当t ＝0.05 s ＝14T 时，两波的波峰传过来，E 处于波峰，x ＝2A ＝4 cm ，所以E 是加强点，B 选项正确，D 选项错误．10．(2011年江西南昌高二检测)在一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m ，如图12－8甲所示，一列横波沿该直线向右传播，t ＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2 m ，经过时间0.3 s 第一次出现如图乙所示的波形．则( )图12－8A ．第9个质点的起振方向向上B ．该波的周期为0.2 sC ．该波的波速为4 m/sD ．在介质中还有一质点P ，距质点1的距离为10 m ，则再经2.35 s P 点处于波峰．解析：选BCD.由于质点1起振方向向下，故最前面质点的起振方向也向下．根据t ＝0.3 s 时的波形图可知，0.3 s 内传播了Δx ＝1.5 λ＝1.2 m ，故波速v ＝Δx Δt ＝1.20.3m/s ＝4 m/s.质点的振动周期等于波传播的周期T ＝0.2 s.t ＝0.3 s 时，最前面的波峰为质点7，故波峰传到P 点的时间Δt ＝10－0.64s ＝2.35 s.11．(2011年安徽合肥高二检测)一简谐横波沿x 轴方向传播，已知t ＝0.1 s 时的波形如图12－9甲所示，图乙是x ＝4 m 处的质点的振动图象，则下列说法不．正确的是( )图12－9A ．简谐横波是沿x 轴负方向传播B ．简谐横波的波速为10 m/sC ．在t ＝0.5 s 时，x ＝2 m 处的质点到达平衡位置，沿y 轴负方向运动D ．经过0.4 s ，x ＝2 m 处的质点经过的路程为20 m解析：选D.t ＝0.1 s 时x ＝4 m 处的质点的振动方向沿y 轴正方向，所以简谐横波是沿x 轴负方向传播，A 项正确；根据图象可知波长λ＝4 m ，周期T ＝0.4 s ，所以波速为10 m/s ，B 项正确；在t ＝0.1 s 时，x ＝2 m 处的质点在平衡位置，沿y 轴负方向运动，所以再过一个周期又回到原位置，C 项正确；经过0.4 s ，x ＝2 m 处的质点经过的路程为4A ＝20 cm ，D 项错误．12．(2011年高考海南卷)一列简谐横波在t ＝0时的波形图如图12－10所示．介质中x ＝2 m 处的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y ＝10sin(5πt )cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是( )图12－10A ．周期为4.0 sB ．振幅为20 cmC ．传播方向沿x 轴正向D ．传播速度为10 m/s解析：选CD.由y ＝10sin(5πt )cm 可知振幅A ＝10 cm ，角频率ω＝5π，则振动周期也即波的周期T ＝2πω＝0.4 s ，A 、B 皆错误．仍从上式可知t ＝0时质点P 经过平衡位置向y 轴正方向振动，结合该时刻波形图可知波沿x 轴正方向传播．波长λ＝4 m ，则波速v ＝λT＝10 m/s ，C 、D 正确．二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)(2010年高考山东卷)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为 1.0×105Hz ，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图12－11所示．图12－11(1)从该时刻开始计时，画出x ＝7.5×10－3m 处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)．(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s ，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．解析：(1)质点振动的周期T ＝1f＝1.0×10－5s ，所以x ＝7.5×10－3m 处质点的振动图象如图所示：(2)从题图读出λ＝15×10－3m ，求出v ＝λf ＝1500 m/ss ＝vt2＝3000 m答案：(1)见解析图 (2)3000 m14．(8分)图12－12所示为t ＝0时刻的一列简谐横波的部分波形图象，波的传播速度是4.0 m/s ，在该时刻质点a 的速度方向是向下的．求：图12－12(1)质点a 的振动周期；(2)质点a 再一次回到t ＝0时刻所处位置所需的时间．解析：(1)质点振动的周期和波的传播周期相等， T ＝λv ＝1.64.0s ＝0.4 s.(2)将波的平移和质点的振动相联系，可求出质点a 再一次回到t ＝0时刻所处位置所需的时间 t ＝T 2＋2×Δx v ＝0.2 s ＋2×0.8－0.64 s ＝0.3 s. 答案：(1)0.4 s (2)0.3 s15．(12分)(思维拓展题)如图12－13所示，甲图为某波源的振动图象，乙图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波动图的O 点表示波源．问：图12－13所以P 点一共振动了0.4 s ＋0.1 s ＝0.5 s ＝5×T 2＝5T2可得P 点经过的路程为5×2A ＝5×2×0.05 m ＝0.5 m. 答案：(1)1 m/s (2)0.5 m16．(12分)如图12－14中实线是一列简谐横波在t 1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t 2＝0.5 s 时刻的波形，这列波的周期T 符合：3T ＜t 2－t 1＜4T .问：图12－14(1)若波速向右，波速多大？ (2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s ，波速方向如何？解析：由图象可知：λ＝8 m 由3T ＜t 2－t 1＜4T 知波传播距离 3λ＜Δx ＜4λ，即n ＝3(1)当波向右传播时，波传播距离 s ＝(3λ＋3)m ＝(3×8＋3) m ＝27 m ， v ＝s t ＝270.5m/s ＝54 m/s. (2)当波向左传播时，波传播距离s ＝(3λ＋5) m ＝(3×8＋5) m ＝29 m ， v ＝s t ＝290.5m/s ＝58 m/s. (3)s ＝vt ＝74×0.5 m ＝37 m.因为s ＝37 m ＝(4λ＋5)m ，所以波向左传播．答案：(1)54 m/s (2)58 m/s (3)向左。

人教版高中物理选修3-4第十一章《机械振动》检测题(含答案解析)

第十一章《机械振动》检测题一、单选题（每小题只有一个正确答案）1.弹簧振子作简谐振动的周期是4 s，某时刻该振子的速度为v，要使该振子的速度变为－v，所需要的最短时间是( )A． 1 s B． 2 s C． 4 s D．无法确定2.小球做简谐运动，则下述说法正确的是( )A．小球所受的回复力大小与位移成正比，方向相同B．小球的加速度大小与位移成正比，方向相反C．小球的速度大小与位移成正比，方向相反D．小球速度的大小与位移成正比，方向可能相同也可能相反3.弹簧振子沿直线作简谐运动，当振子连续两次经过相同位置时下列说法不正确的( ) A．回复力相同 B．加速度相同 C．速度相同 D．机械能相同4.任何物体都有自己的固有频率．研究表明，如果把人作为一个整体来看，在水平方向上振动时的固有频率约为5 Hz.当工人操作风镐、风铲、铆钉机等振动机械时，操作者在水平方向将做受迫振动．在这种情况下，下列说法正确的是( )A．操作者的实际振动频率等于他自身的固有频率B．操作者的实际振动频率等于机械的振动频率C．为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量接近人的固有频率D．为了保证操作者的安全，应尽量提高操作者的固有频率5.水平放置的弹簧振子先后以振幅A和2A振动，振子从左边最大位移处运动到右边最大位移处过程中的平均速度分别为v1和v2，则( )A．v1＝2v2 B． 2v1＝v2 C．v1＝v2 D．v1＝v26.如图所示为某质点在0～4 s内的振动图象，则( )A．质点在3 s末的位移为2 m B．质点在4 s末的位移为8 mC．质点在4 s内的路程为8 m D．质点在4 s内的路程为零7.如图所示是单摆做阻尼运动的位移—时间图线，下列说法中正确的是( )A．摆球在P与N时刻的势能相等 B．摆球在P与N时刻的动能相等C．摆球在P与N时刻的机械能相等 D．摆球在P时刻的机械能小于N时刻的机械能8.某同学在用单摆测重力加速度的实验中，用的摆球密度不均匀，无法确定重心位置，他第一次量得悬线长为L1，测得周期为T1，第二次量得悬线长为L2，测得周期为T2，根据上述数据，重力加速度g的值为( )A． B． C． D．无法判断9.如图所示为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，沙子逐渐下漏的过程中，摆的周期( )A．不变 B．先变大后变小 C．先变小后变大 D．逐渐变大10.关于简谐运动周期、频率、振幅说法正确的是( )A．振幅是矢量，方向是由平衡位置指向最大位移处B．周期和频率的乘积不一定等于1C．振幅增加，周期必然增加，而频率减小D．做简谐运动的物体，其频率固定，与振幅无关11.将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示．某同学由此图线提供的信息做出了下列判断①t＝0.2 s时摆球正经过最低点．②t＝1.1 s时摆球正经过最低点．③摆球摆动过程中机械能减少．④摆球摆动的周期是T＝0.6 s.上述判断中，正确的是( )A．①③ B．②③ C．③④ D．②④12.如图为某质点做简谐运动的图象．下列说法正确的是( )A．t＝0时，质点的速度为零B．t＝0.1 s时，质点具有y轴正向最大加速度C．在0.2 s～0.3 s内质点沿y轴负方向做加速度增大的加速运动D．在0.5 s～0.6 s内质点沿y轴负方向做加速度减小的加速运动13.如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°，C是圆环轨道的最高点，D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于)．已知在同一时刻：a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点，c球由C点自由下落到M点，d球从D点静止出发沿圆环运动到M点．则下列关于四个小球运动时间的关系，正确的是( )A．tb＞tc＞ta＞td B．td＞tb＞tc＞ta C．tb＞tc＝ta＞td D．td＞tb＝tc＝ta14.如图所示，一轻弹簧上端固定，下端系在甲物体上，甲、乙间用一不可伸长的轻杆连接，已知甲、乙两物体质量均为m，且一起在竖直方向上做简谐振动的振幅为A(A＞)．若在振动到达最高点时剪断轻杆，甲单独振动的振幅为A1，若在振动到达最低点时间剪断轻杆，甲单独振动的振幅为A2.则( )A．A2＞A＞A1 B．A1＞A＞A2 C．A＞A2＞A1 D．A2＞A1＞A二、多选题(每小题至少有两个正确答案)15.利用传感器和计算机可以测量快速变化的力．如图是用这种方法获得的弹性绳中拉力随时间的变化图线．实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．从此图线所提供的信息，判断以下说法中正确的是( )A．t1时刻小球速度最大 B．t2时刻绳子最长C．t3时刻小球动能最小 D．t3与t4时刻小球速度大小相同16.物体做简谐运动时，下列叙述正确的是( )A．平衡位置就是回复力为零的位置B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态C．物体到达平衡位置，合力一定为零D．物体到达平衡位置，回复力一定为零17.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，以下说法正确的是( )A．测量摆长时，应用力拉紧摆线B．单摆偏离平衡位置的角度不能太大C．要保证单摆自始至终在同一竖直面内摆动D．应从摆球通过最低位置时开始计时18.(多选)如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段，小球B静止在圆弧轨道的最低点O处，另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下，经t秒与B发生正碰．碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道，当两球第二次相碰时( )A．相间隔的时间为4t B．相间隔的时间为2tC．将仍在O处相碰 D．可能在O点以外的其他地方相碰19.如图所示，物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，下列说法正确的是( )A．物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供B．滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供C．物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小跟位移大小之比为kD．物体A的回复力大小跟位移大小之比为k E．若A、B之间的最大静摩擦因数为μ，则A、B间无相对滑动的最大振幅为三、实验题20.某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验，实验步骤如下：Ⅰ.选取一个摆线长约1 m的单摆，把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂．Ⅱ.用米尺量出悬线长度，精确到毫米，作为摆长．Ⅲ.放开小球让它来回摆动，用停表测出单摆做30～50次全振动所用的时间，计算出平均摆动一次的时间．Ⅳ.变更摆长，重做几次实验，根据单摆的周期公式，计算出每次实验测得的重力加速度并求出平均值．(1)上述实验步骤有两点错误，请一一列举：Ⅰ.________________________________________________________________________；Ⅱ.________________________________________________________________________；(2)按正确的实验步骤，将单摆全部浸入水中做实验，测得的重力加速度变______．已知测得的单摆周期为T，摆长为L，摆球质量为m，所受浮力为F，当地的重力加速度的真实值g ＝____________.21.在探究单摆的振动周期T和摆长L的关系实验中，某同学在细线的一端扎上一个匀质圆柱体制成一个单摆．(1)如图，该同学把单摆挂在力传感器的挂钩上，使小球偏离平衡位置一小段距离后释放，电脑中记录拉力随时间变化的图象如图所示．在图中读出N个峰值之间的时间间隔为t，则重物的周期为____________．(2)为测量摆长，该同学用米尺测得摆线长为85.72 cm，又用游标卡尺测量出圆柱体的直径(如图甲)与高度(如图乙)，由此可知此次实验单摆的摆长为______cm.(3)该同学改变摆长，多次测量，完成操作后得到了下表中所列实验数据．请在坐标系中画出相应图线(4)根据所画的周期T与摆长L间的关系图线，你能得到关于单摆的周期与摆长关系的哪些信息．四、计算题22.如图所示是一个质点做简谐运动的图象，根据图象回答下面的问题：(1)振动质点离开平衡位置的最大距离；(2)写出此振动质点的运动表达式；(3)在0～0.6 s的时间内质点通过的路程；(4)在t＝0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s时质点的振动方向；(5)振动质点在0.6 s～0.8 s这段时间内速度和加速度是怎样变化的？(6)振动质点在0.4 s～0.8 s这段时间内的动能变化是多少？答案解析1.【答案】D【解析】要使该振子的速度变为－v，可能经过同一位置，也可能经过关于平衡位置对称的另外一点；由于该点与平衡位置的间距未知，故无法判断所需要的最短时间，故选D.2.【答案】B【解析】简谐运动的回复力与位移关系为：F＝－kx，方向相反，A、C、D错；a＝，所以加速度与位移成正比，方向相反，B正确．3.【答案】C【解析】弹簧振子在振动过程中，两次连续经过同一位置时，位移、加速度、回复力、动能、势能、速度的大小均是相同的．但速度的方向不同，故速度不同．故选C.4.【答案】B【解析】物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，可知操作者的实际频率等于机械的振动频率，故A错误，B正确；当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产生共振现象，所以为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量远离人的固有频率，故C错误；有关部门作出规定：拖拉机、风镐、风铲、铆钉机等各类振动机械的工作频率必须大于20 Hz，操作者的固有频率无法提高，故D错误．5.【答案】B【解析】弹簧振子做简谐运动，周期与振幅无关，设为T，则从左边最大位移处运动到右边最大位移处所用的时间为；第一次位移为2A，第二次位移为4A，即位移之比为1∶2，根据平均速度的定义式＝，平均速度之比为1∶2.6.【答案】C【解析】振动质点的位移指的是质点离开平衡位置的位移．位移是矢量，有大小，也有方向．因此3 s末的位移为－2 m,4 s末位移为零．路程是指质点运动的路径的长度，在4 s内应该是从平衡位置到最大位置这段距离的4倍，即为8 m，C正确．7.【答案】A【解析】由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小相同，关于平衡位置对称，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，P、N时刻势能相同，则P处动能大于N处动能，故B、C、D错．8.【答案】B【解析】设摆球的重心到线与球结点的距离为r，根据单摆周期的公式T＝2π得T1＝2π；T2＝2π；联立解得g＝，故选B.9.【答案】B【解析】在沙摆摆动、沙子逐渐下漏的过程中，沙摆的重心逐渐下降，即摆长逐渐变大，当沙子流到一定程度后，摆的重心又重新上移，即摆长变小，由周期公式可知，沙摆的周期先变大后变小，故选B.10.【答案】D【解析】振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，A错；周期和频率互为倒数，B错；做简谐运动的物体的频率和周期由振动系统本身决定，C错误，D正确．11.【答案】A【解析】摆球经过最低点时，拉力最大，在0.2 s时，拉力最大，所以此时摆球经过最低点，故①正确；摆球经过最低点时，拉力最大，在1.1 s时，拉力最小，所以此时摆球不是经过最低点，是在最高点，故②错误；根据牛顿第二定律知，在最低点F－mg＝m，则F＝mg＋m，在最低点的拉力逐渐减小，知是阻尼振动，机械能减小，故③正确；在一个周期内摆球两次经过最低点，根据图象知周期：T＝2×(0.8 s－0.2 s)＝1.2 s，故④错误．12.【答案】D【解析】由图可知，在t＝0时，质点经过平衡位置，所以速度最大，故A错误；当t＝0.1 s时，质点的位移为正向最大，速度为零，由加速度公式a＝－y，知加速度负向最大．故B错误；在0.2 s时，质点经过平衡位置，0.3 s时质点的位移为负向最大，质点沿y轴负方向做加速度增大的减速运动，故C错误；在0.5 s时，质点的位移为正向最大，速度为零，0.6 s时，质点经过平衡位置，速度负向最大，可知在0.5 s～0.6 s内质点沿y轴负方向做加速度减小的加速运动，故D正确．13.【答案】C【解析】对于AM段，位移x1＝R，加速度a1＝＝g，根据x1＝a1t得，t1＝2.对于BM段，位移x2＝2R，加速度a2＝g sin 60°＝g，根据x2＝a2t得，t2＝. 对于CM段，位移x3＝2R，加速度a3＝g，由x3＝gt得，t3＝2.对于D小球，做类单摆运动，t4＝＝.故C正确．14.【答案】A【解析】未剪断轻杆时，甲、乙两物体经过平衡位置时，弹簧的伸长量为x0＝；当剪断轻杆时，甲物体经过平衡位置时，弹簧的伸长量为x＝，可知，平衡位置向上移动．则在振动到达最高点时剪断轻杆，A1＜A；在振动到达最低点时间剪断轻杆，A2＞A；所以有：A2＞A＞A1.15.【答案】BD【解析】把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力大于重力时，小球才开始做减速运动，所以t1时刻小球速度不是最大，故A错误；t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，绳子也最长，故B正确；t3时刻与t1时刻小球的速度大小相等，方向相反，小球动能不是最小，应是t2时刻小球动能最小，故C错误；t3与t4时刻都与t1时刻小球速度大小相同，故D正确．16.【答案】AD【解析】平衡位置是回复力等于零的位置，但物体所受合力不一定为零，A、D对．17.【答案】BCD【解析】测量摆长时，要让摆球自然下垂，不能用力拉紧摆线，否则使测量的摆长产生较大的误差，故A错误．单摆偏离平衡位置的角度不能太大，否则单摆的振动不是简谐运动，故B正确．要保证单摆自始至终在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，故C正确．由于摆球经过最低点时速度最大，从摆球通过最低位置时开始计时，测量周期引起的误差最小，故D 正确．18.【答案】BC【解析】因为它是一个很大的光滑圆弧，可以当作一个单摆运动．所以AB球发生正碰后各自做单摆运动．T＝2π，由题目可知A球下落的时间为t＝T，由此可见周期与质量、速度等因素无关，所以碰后AB两球的周期相同，所以AB两球向上运动的时间和向下运动的时间都是一样的．所以要经过2t的时间，AB两球同时到达O处相碰．19.【答案】ACE【解析】A做简谐运动时的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供，故A正确；物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供，故B错误；物体A与滑块B(看成一个振子)的回复力大小满足F＝－kx，则回复力大小跟位移大小之比为k，故C正确；设弹簧的形变量为x，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为：a＝，对A：F f＝ma ＝，可见，作用在A上的静摩擦力大小F f，即回复力大小与位移大小之比为：，故D错误；据题知，物体间达到最大摩擦力时，其振幅最大，设为A.以整体为研究对象有：kA＝(M＋m)a，以A为研究对象，由牛顿第二定律得：μmg＝ma，联立解得：A＝，故E正确．20.【答案】(1)Ⅱ.测量摆球直径，摆长应为摆线长加摆球半径Ⅲ.在细线偏离竖直方向小于5°位置释放小球，经过最点时进行计时(2)小＋【解析】(1)上述实验步骤有两点错误Ⅱ.测量摆球直径，摆长应为摆线长加摆球半径；Ⅲ.在细线偏离竖直方向小于5°位置释放小球，经过最点时进行计时．(2)按正确的实验步骤，将单摆全部浸入水中做实验，等效的重力加速度g′＝，所以测得的重力加速度变小．已知测得的单摆周期为T，摆长为L，摆球质量为m，所受浮力为F，由单摆的周期公式得出T＝2πg＝＋.21.【答案】(1)(2)88.10 (3)如图所示(4)摆长越长，周期越大，周期与摆长呈非线性关系【解析】(1)摆球做简谐运动，每次经过最低点时速度最大，此时绳子拉力最大，则两次到达拉力最大的时间为半个周期，所以t＝(N－1)T解得：T＝(2)图乙游标卡尺的主尺读数为47 mm，游标读数为0.1×5 mm＝0.5 mm，则最终读数为47.5 mm＝4.75 cm.所以圆柱体的高度为h＝4.75 cm，摆长是悬点到球心的距离，则摆长l＝85.72 cm＋＝88.10 cm(3)根据描点法作出图象，如图所示：(4)由图象可知，摆长越长，周期越大，周期与摆长呈非线性关系．22.【答案】(1)5 cm (2)x＝5sin(2.5πt) cm(3)15 cm (4)正方向负方向负方向正方向(5)速度越来越大加速度的方向指向平衡位置越来越小(6)零【解析】(1)由振动图象可以看出，质点振动的振幅为5 cm，此即质点离开平衡位置的最大距离．(2)由图象可知A＝5 cm，T＝0.8 s，φ＝0.所以x＝A sin(ωt＋φ)＝A sin(t)＝5sin(t) cm＝5sin(2.5πt) cm.(3)由振动图象可以看出，质点振动的周期为T＝0.8 s,0.6 s＝3×，振动质点是从平衡位置开始振动的，故在0～0.6 s的时间内质点通过的路程为s＝3×A＝3×5 cm＝15 cm.(4)在t＝0.1 s时，振动质点处在位移为正值的某一位置上，但若从t＝0.1 s起取一段极短的时间间隔Δt(Δt→0)的话，从图象中可以看出振动质点的正方向的位移将会越来越大，由此可以判断得出质点在t＝0.1 s时的振动方向是沿题中所设的正方向的．同理可以判断得出质点在t＝0.3 s、0.5 s、0.7 s时的振动方向分别是沿题中所设的负方向、负方向和正方向．(5)由振动图象可以看出，在0.6 s～0.8 s这段时间内，振动质点从最大位移处向平衡位置运动，故其速度是越来越大的；而质点所受的回复力是指向平衡位置的，并且逐渐减小的，故其加速度的方向指向平衡位置且越来越小．(6)由图象可以看出，在0.4 s～0.8 s这段时间内质点从平衡位置经过半个周期的运动又回到了平衡位置，尽管初、末两个时刻的速度方向相反，但大小是相等的，故这段时间内质点的动能变化为零．。

人教版高中物理选修3-4第十二章《机械波》测试卷

第十二章《机械波》测试卷一、单选题(共15小题)1.下列选项为一列横波在某介质中传播时某一时刻的波形图，已知波的传播方向向右，能正确描述各质点继续振动时运动方向的是()A．B．C．D．2.如图所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图，设介质中质点振动周期为T，下列说法中正确的是()A．若M点为波源，则M点开始振动时方向向下B．若M点为波源，则P点已经振动了TC．若N点为波源，则P点已经振动TD．若N点为波源，则该时刻P质点动能最大3.一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻波的图象如图所示，已知波速为20 m/s，图示时刻x＝2.0 m 处的质点振动速度方向沿y轴负方向，可以判断 ()A．质点振动的周期为0.20 sB．质点振动的振幅为1.6 cmC．波沿x轴的正方向传播D．图示时刻，x＝1.5 m处的质点加速度沿y轴正方向4.下列关于波的说法不正确的是()A．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的B．发生干涉现象的两列波，它们的频率一定相等C．因衍射是波特有的现象，所以波遇到障碍物一定能发生明显衍射D．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动5.一列简谐横波向右传播，波速为v.沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示．某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷．则t的可能值()．A． 1个B． 2个C． 3个D． 4个6.某同学正在家里利用电视机自带的天线收看电视节目，突发奇想：若把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内，会发生下列哪种情况()A．图象和声音一样正常B．图象和声音同时消失C．可以听到声音，但看不到图象D．可以看到图象，但听不到声音7.如图甲为一列简谐横波在t＝0时的波形图，P是平衡位置在x＝1 cm处的质点，Q是平衡位置在x＝4 cm处的质点．乙图为质点Q的振动图象．则()'A．t＝0.3 s时，质点Q的加速度达到正向最大B．波的传播速度为20 m/sC．波的传播方向沿x轴负方向D．t＝0.7 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向8.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形，当R点在t＝0时的振动状态传到S 点时，PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是()A．2 cm≤x≤4 cmB． 2 cm<x<4 cmC．2 cm≤x<3 cmD． 2 cm<x≤3 cm9.如图所示是甲、乙两列相互垂直传播的波，实线表示波峰，虚线表示波谷，箭头表示波传播的方向，则图中P点(小正方形中央的一点)是()A．振动加强点B．振动减弱点C．既不是加强点也不是减弱点D．条件不足无法判断10.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播．当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr＝r2－r1,则Δr 等于()A．波长λ的整数倍B．波长λ的奇数倍C．半波长的奇数倍D．半波长的偶数倍11.用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置．下列说法正确的是()A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次12.在均匀的介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点的距离均为a，如图甲所示．振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向上，经过时间t前13个质点第一次形成的波形图如图乙所示，则该波的周期T、波速v分别是()A．，B．t，C．t，D．t，13.如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图．已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4 s，则以下说法正确的是()A．波的波速为10 m/sB．波的频率为1.25 HzC．波沿x轴正方向传播D．该时刻质点P正沿y轴正方向运动14.下列说法中正确的是()A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波15.关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B．当声源静止、观察者也静止时，可以观察到多普勒效应C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低二、计算题(共3小题)16.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2 m、x＝4 m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰．(1)求波速．(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．17.一列简谐横波在x轴上传播，如图所示，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为Δt＝0.2 s后的波形图，求：(1)此波的波速为多少？(2)若Δt>T且波速为165 m/s，试通过计算确定此波沿何方向传播？18.利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接收装置的静止的渔船上，向选定的方向发射出频率f＝5.8×104Hz的超声波后，经过时间t＝0.64 s接收到从鱼群反射回来的反射波．已知该超声波在水中的波长λ＝2.5 cm，求鱼群到渔船的距离是多少．(假设鱼群静止不动)三、简答题(共3小题)19.图甲中有一条均匀的绳，1、2、3、4…是绳上一系列等间距的点．现有一列简谐横波沿此绳传播．某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他点的运动情况未画出)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值．试在图丙中画出再经过个周期时的波形图．20.如图所示为某简谐横波在t＝0时刻的波形图．(1)若b点向上运动，则该波向哪个方向传播，f点向哪个方向振动？(2)若波向右传播，请画出c点的振动图象．(3)a、b、c、d、e、f、g、h几点中，速度最大的质点是______．21.如图所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、…、h等质点这一时刻的速度方向．答案解析1.【答案】C【解析】处在波峰或波谷处的质点一定向平衡位置处运动，因此，A、D错误，利用“上下坡法”可判C正确，D错误．2.【答案】C【解析】若M点为波源，相当于其他点追随M点振动，又因为是经过一个周期的波形，此时M 点的振动方向向上，即为开始振动时的方向或者根据波传到了N点，此时N点振动方向向上，即波源的开始振动方向向上，而传到P点要经过T，因而P点已振动T，若N点为波源，N开始振动方向向下，传到P点经，故P点已振动了T，而此时P点在最大位移处，速度为零，动能最小，答案为C选项．3.【答案】A【解析】图示时刻x＝2.0 m处的质点振动速度方向沿y轴负方向，根据振动方向和传播方向在波形图同一侧，可判断波沿x轴负方向传播，x＝1.5 m处的质点在平衡位置上方，加速度沿y轴负方向，选项C、D错．根据波形图可得波长λ＝4 m，传播速度v＝20 m/s，质点振动周期T＝＝0.2 s，选项A对．根据波形图，质点振动的振幅A＝0.8 cm，选项B错．4.【答案】C【解析】隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故A正确；根据干涉的条件可知，发生干涉现象的两列波频率必然相同，故B正确；衍射是波特有的现象，当波的波长远大于障碍物的尺寸或相差不多时能够发生明显的衍射现象，故C不正确；产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动；从而使观察者收到的频率发生变化的现象，故D正确．5.【答案】D【解析】作出通过距离为L的P、Q两质点满足题设条件的波形，如下图中的(a)、(b)、(c)、(d)四种情况，在图(a)中，由图可知，＝L，则λ＝2L，由波速及波长关系可知：T＝＝，而Q质点第一次到达波谷的时间：t＝T＝同理可知：在图(b)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(c)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(d)中，λ＝，T＝＝，t＝T＝故有四种，故D正确，A、B、C错误．6.【答案】D【解析】声波的传播需要声源和传播介质，把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内，虽然有声源，但没有了传播介质，所以听不到声音；光可以在真空中传播，所以能看到图象，所以D正确，A、B、C错误．7.【答案】C【解析】由乙图可知，t＝0.3 s时，质点Q的位置在正向最大位移处，故其加速度是达到反向最大，故A是错误的；由甲图可知，波长为8 cm，由乙图可知，周期为0.4 s，故波速为v＝＝20 cm/s，所以B也是错误的；由于质点Q在t＝0时的振动方向是向下的，故可以判断出波的传播方向是沿x轴的负方向传播的，故C是正确的；当t＝0.7 s时，实际上是经过1T，O位置处的质点会运动到负的最大位移处，所以P点的质点会运动到x轴以下正在沿y轴的正方向运动的位置，故D是错误的．8.【答案】C【解析】当R点在t＝0时的运动状态传到S点时，其波形如图所示．由图可判断正在向y轴负方向运动的质点应在1 cm<x<3 cm和5 cm<x<7 cm，符合题意的选项应为C.9.【答案】B【解析】如图所示，P点处在减弱点连线EF上，故P点为振动减弱点．10.【答案】C【解析】根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C正确．11.【答案】D【解析】相邻的两个波峰之间的距离为一个波长，A错误．波在一个周期内向前传播的距离为一个波长，a点比b点早振动一个周期，完成全振动的次数也比b点多一次，故B、C错误，D正确．12.【答案】A【解析】质点1起振方向向上，其振动传播到质点13，用时T，质点13起振方向向上，而题中用时为t，质点13的振动方向向下，故质点13已振动了的时间，则有t＝2T，波传播了2λ的距离，λ＝8a，故v＝＝，故正确答案为A.13.【答案】B【解析】由图可看出，ab之间相差半个波长，而质点b的起振时刻比质点a超前了0.4 s，所以T ＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，选项B正确；波速v＝＝5 m/s，选项A 错误；因为b点起振超前与a 点，所以波向左传播，选项C错误；可判断该时刻质点P正沿y轴负方向运动，选项D错误．14.【答案】B【解析】根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故B正确，C、D不正确．由于水波不能在空间中传播，所以它不是球面波，A不正确．15.【答案】D【解析】波源运动，观察者也运动，当它们运动的速度相等时，由于它们之间的相对位置保持不变，所以不能观察到多普勒效应，故A错误；当声源静止、观察者也静止时，波源自身的频率不会变化，也观察不到多普勒效应，故B错误；在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，听到的音调变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低，听到的音调变低，故C错误，D 正确．16.【答案】(1)1 m/s(2)y＝0.2sin(0.5πt) m【解析】(1)从图示开始Q点还需要T到达波峰，所以3T＝15 s，解得T＝4 s从图中可得λ＝4 m，所以v＝＝1 m/s(2)ω＝＝0.5π，A＝0.2 m，该时刻位移为零，向上振动，所以有y＝0.2sin (0.5πt) m.17.【答案】(1)v右＝20n＋5(m/s)(n＝0,1,2,3，…)v左＝20n＋15(m/s)(n＝0,1,2,3，…)(2)沿x正方向传播【解析】(1)若波向右传播，则Δt＝nT＋①λ＝4 m ②λ＝v右·T③由①②③解得v右＝20n＋5(m/s)(n＝0,1,2,3，…) ④若波向左传播Δt＝nT＋T⑤λ＝v左·T⑥联立①②并代入数据得v左＝20n＋15(m/s)(n＝0,1,2,3，…) ⑦(2)若Δt>T，则Δx＝v·Δt＝165×0.2 m＝33m＝8λ＋λ⑧故可知此波沿x正方向传播 .18.【答案】464 m【解析】所发射的超声波在水中的传播速度为：v＝λf＝2.5×10－2×5.8×104m/s＝1 450 m/s，超声波往返的路程为s＝vt＝1 450×0.64 m＝928 m，渔船到鱼群的距离为：s1＝＝464 m.19.【答案】如图所示【解析】从题中图乙可以看出，在图乙所示的时刻，该均匀绳上点9达到最大位移时，点12正通过平衡位置向上运动，因而由图乙中点9、10、11、12所在位置点连成的那段曲线代表在该均匀绳上传播的简谐横波在图乙所示时刻的四分之一波形图．由这段波形可以画出在该均匀绳上传播的简谐横波在图乙所示时刻的从点0到点12的波形图．由图乙中表示的波形图和点9、10、11、12四个点的运动方向，可以判断出在均匀绳上传播的简谐横波是向右传播的．由于介质中质点都在各自的平衡位置附近往复运动，所以再经过个周期，点9在平衡位置，而点12到达负的最大位移处．由此可得出点9到点12间的波形．由这段波形也就知道了这一时刻整条绳上的波形，如图丙所示．20.【答案】(1)向左传播向下振动(2)(3)c、g【解析】(1)由“左行波，左向上”可知波向左传播，则可知f点向下振动．(2)若波向右传播，则t＝0时刻，c质点在平衡位置，且向下振动，其振动图象如图所示．(3)在平衡位置的质点速度最大，即c、g两质点速度最大．21.【答案】【解析】由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复．比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点．此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言．若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的形成特点可知d点的振动．d点的振动滞后于c点，要追随移动到最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前于b，已回到平衡位置，速度最大也向上，同理以g为参照点，可知h点速度向上．。

人教版高二物理选修3-4 第十一章机械振动单元测试 word版含解析答案

人教版选修3-4 第十一章机械振动单元测试(满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(每小题6分,共48分)1.(多选)下列运动属于机械振动的是()A.说话时声带的运动B.弹簧振子在竖直方向的上下运动C.体育课上同学进行25米折返跑D.竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动2.部队经过桥梁时,规定不许齐步走,登山运动员登雪山时,不许高声叫喊,主要原因是()A.减轻对桥的压力,避免产生回声B.减少对桥、雪山的冲击力C.避免使桥发生共振和使雪山发生共振D.使桥受到的压力更不均匀,使登山运动员耗散能量3.(多选)如图所示,将一只轻弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接物体A,A下面再用棉线挂一物体B,A、B质量相等,g为当地重力加速度。

烧断棉线,下列说法中正确的是()A.烧断棉线瞬间,A的加速度大小为gB.烧断棉线之后,A向上先加速后减速C.烧断棉线之后,A在运动中机械能守恒D.当弹簧恢复原长时,A的速度恰好减到零4.(多选)一个做简谐运动的弹簧振子,每次势能相同时,下列说法中正确的是()A.有相同的动能B.有相同的位移C.有相同的加速度D.有相同的速率5.如图所示,五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上,A是摆球质量较大的摆,让它摆动后带动其他摆运动,下列结论正确的是()A.只有E摆的振动周期与A摆的相同B.其他各摆的振幅都相等C.其他各摆的振幅不同,E摆的振幅最大D.其他各摆的振动周期不同,D摆周期最大6.(多选)一质点做简谐运动,其位移x与时间t的关系曲线如图所示,由图可知()A.质点振动频率是0.25 HzB.t=2 s时,质点的加速度最大C.质点的振幅为2 cmD.t=3 s时,质点所受的合外力一定为零7.(多选)如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则下列说法中正确的是()A.甲、乙两摆的振幅之比为2∶1B.t=2 s时,甲摆的重力势能最小,乙摆的动能为零C.甲、乙两摆的摆长之比为4∶1D.甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等8.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机飞上天后不久,飞机的机翼很快就抖动起来,而且越抖越厉害,后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题,在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A.加大飞机的惯性B.使机体更加平衡C.使机翼更加牢固D.改变机翼的固有频率二、非选择题(共52分)9.(15分)用单摆测重力加速度时:(1)摆球应采用直径较小,密度尽可能的小球,摆线长度要在1米左右,用细而不易断的尼龙线。

人教版高中物理选修3-4 第十二章机械波测试含答案和详细解析

绝密★启用前人教版高中物理选修3-4 第十二章机械波测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.如图甲所示，波源S从平衡位置开始上、下(沿y轴方向)振动，产生的简谐横波向右传播，经过0.1 s后，沿波的传播方向上距S为2 m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图象如图所示乙．则下列说法中正确的是()A．波源S最初是向上振动的B．该简谐波的波速为20 m/sC．该波的波长为m(n＝0,1,2，…)D．该波通过宽度约为1 m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是()A．v变小，a变大B．v变小，a变小C．v变大，a变大D．v变大，a变小3.S1、S2是两个同相的相干波源，相距3 m，激起两列相干简谐横波的波长均为λ＝1 m，则在以S2为圆心，S1、S2连线为半径的圆周上，质点振动情况判断正确的是()A．振动最强的点共有7处B．振动最强的点共有12处C．振动最弱的点共有7处D．振动最弱的点共有12处4.在波的传播方向上，距离一定的P与Q点之间只有一个波谷的四种情况，如图A、B、C、D所示．已知这四列波在同一种介质中均向右传播，则质点P能首先达到波谷的是()A．B．C．D．5.声波属于机械波．下列有关声波的描述中正确的是()A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射D．人能辨别不同乐器同时发生的声音，证明声波不会发生干涉6.一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图象如图所示．此时x＝8 m处的质点具有正向最大速度，再过4.5 s则()A．x＝0 m处质点具有负向最大加速度B．x＝2 m处质点具有负向最大位移C．x＝4 m处质点具有正向最大速度D．x＝6 m处质点通过的路程为20 cm7.下列说法正确的是()A．机械波的振幅与波源无关B．机械波的传播速度仅由介质本身的性质决定C．机械波从一种介质进入另一种介质，频率可能会发生变化D．机械波的传播方向和振动方向一定垂直8.一列简谐机械横波沿x轴正方向传播，波速为2 m/s.某时刻波形如图所示，a、b两质点的平衡位置的横坐标分别为xa＝2.5 m，xb＝4.5 m，则下列说法中正确的是()A．质点a振动的周期为6 sB．平衡位置x＝10.5 m处的质点(图中未画出)与a质点的振动情况总相同C．此时质点a的速度比质点b的速度大D．经过个周期，质点a通过的路程为2 cm9.区分横波和纵波的依据是()A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上D．质点振动的快慢10.下列选项中正确的是()A．在真空中，单凭耳朵就能听到歌唱家美妙的声音B．只要有机械波发出，一定能找到产生机械波的波源C．某空间找不到机械波，在这一空间一定找不到波源D．“一石激起千层浪”，把小石子扔进平静的湖面，能激起无穷无尽的连续水波11.如图所示，呈水平状态的弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的振动，设t＝0时右端开始向上振动(如图)，则在t＝0.5 s时刻绳上的波形可能是下图中的()A．B．C．D．12.轮船在进港途中的x－t图象如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个()A．B．C．D．13.公路上的雷达测速仪的工作原理是利用()A．波的反射和多普勒效应B．波的干涉和多普勒效应C．波的干涉和波的反射D．波的反射和共振14.如图所示为一列简谐横波t时刻的图象，已知波速为0.2 m/s.以下结论正确的是()A．经过0.5 s，质点a、b、c通过的路程均为75 cmB．若从t时刻起质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴正方向传播C．图示时刻质点a、b、c所受的回复力大小之比为2∶1∶3D．振源的振动频率为0.4 Hz15.甲图为某简谐机械横波在t＝0时刻波的图象，乙图为波的传播方向上某质点的振动图象．下列说法正确的是()A．该波的波速是25 m/sB．该波一定沿x轴负方向传播C．若乙是质点P的振动图象，则t＝0.35 s时刻，质点Q的坐标为(3 m，－5 cm)D．若乙是质点Q的振动图象，则t＝0.35 s时刻，质点P的坐标为(8 m,0 cm)第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10分,共40分)16.某列波以60°的入射角从甲介质射到乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与折射线成90°角，波在乙介质中的波速为1.2×105km/s，求波在甲介质中的速度是多少？17.如图甲为一列简谐横波在某一时刻的图象，图乙为平衡位置在1 m处的质点P从该时刻开始计时的振动图象，则(1)波沿x轴______(填“正”或“负”)方向传播．(2)求波速．18.一列横波在x轴上传播，在t1＝0时刻波形如图中实线所示，t2＝0.05 s时刻波形如图中虚线所示．(1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长；(2)若周期大于(t2－t1)，则最小波速是多少？方向如何？最大波速是多少？方向如何？19.如图为沿x轴向右传播的简谐横波在t＝1.2 s时的波形，位于坐标原点处的观察者测到在4 s内有10个完整的波经过该点．求：(1)该波的波幅、频率、周期和波速．(2)画出平衡位置在x轴上P点处的质点在0－0.6 s内的振动图象．答案解析1.【答案】B【解析】由振动图象可知，开始振动的下一刻，P点在下方，故开始时P点向下振动，波源S最初是向下振动的，A错误．简谐波的速度v＝＝＝20 m/s，故B正确．根据振动图象可知振动周期为0.4 s，根据v＝，可知波长λ＝vT＝8 m，故C错误．产生明显衍射现象时，障碍物或狭缝的直径小于或等于其波长，故该波通过宽度约为1 m的缝隙时，能产生明显的衍射现象，D错误．2.【答案】D【解析】由波的传播方向及P质点位置，可知P质点此时正向平衡位置振动，速度增大，加速度减小．3.【答案】D【解析】根据题意，两列相干简谐横波的波长均为λ＝1 m，而S1、S2相距3 m，根据干涉条件，当到S1、S2的路程差为半波长的偶数倍时，振动加强，即当Δx＝0、1 m、2 m、3 m时，振动加强；即圆上距离S1为3 m、2 m、4 m、1 m、5 m、6 m的点是振动加强的点．画出干涉图象，如图所示：故振动加强点有11个点；故A、B错误；根据干涉条件，当到S1、S2的路程差为半波长的奇数倍时，振动减弱，即当Δx＝0.5 m、1.5 m、2.5 m时，即圆上距离S1为3.5 m、2.5 m、4.5 m、1.5 m、0.5 m、5.5 m 的点是振动减弱的点．振动减弱，与圆的交点共有12个，故C错误，D正确．4.【答案】B【解析】由图，设PQ间的距离为s，四个波形的波长分别为：λ1＝s，λ2＝s，λ3＝s，λ4＝2s四个波的周期分别为：T1＝＝，T2＝＝，T3＝＝，T4＝＝图示时刻P点的振动方向分别为：向上，向下，向上，向下P点第一次出现波谷的时间分别是：t1＝T1＝t2＝T2＝t3＝T3＝t4＝T4＝可见，t2最短，故选B.5.【答案】C【解析】同一列声波在各种介质中的传播速度不同，根据v＝λf，由于频率不变，故在不同的介质中传播时同一列波的波长不同，故A错误．不同的声波在相同的介质中传播速度相同，故B错误．衍射是波特有的现象，声波是机械波故能够发生衍射现象，故C正确．根据波的叠加原理，不同的波相遇时发生叠加再分开时各自独立传播互不影响，故人能辨别不同乐器同时发出的声音，干涉是两列波相遇时发生的，故D错误．6.【答案】A【解析】据题意，图示时刻x＝8 m处的质点具有正向最大速度，则波向x轴负方向传播．由v＝，则该波的周期T＝＝s＝2 s，因为n＝＝＝2T，所以再经过4.5 s,x＝0处质点处于波峰位置，加速度为负向最大，A正确；x＝2 m处质点，处于平衡位置，B错误；x＝4 m 处质点处于波谷，则有正向最大加速度，速度为零，C错误；x＝6 m处质点通过的路程为2×4×A ＋A＝18 cm，故D错误．7.【答案】B【解析】机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动，所以机械波的振幅等于波源的振幅，故A错误；机械波的传播速度由介质决定，与波源无关，故B正确；机械波从一种介质进入另一种介质中，传播速度会发生变化，频率由波源决定，频率不变，C错误；在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直．只有横波中传播方向和振动方向一定垂直，故D错误．8.【答案】B【解析】质点的振动周期为T＝＝s＝4 s，A错误；平衡位置x＝10.5 m处的质点与a质点相差一个波长，所以它们的振动情况总相同，B正确；因为此时刻a质点离平衡位置比b质点离平衡位置较远，所以此时质点a的速度比质点b的速度小，C错误；根据a点的位置，则经过个周期，质点a通过的路程小于2 cm，选项D错误．9.【答案】C【解析】横波与纵波在教材中唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系，若互相垂直，为横波，若在一条直线上，为纵波，因此只有选项C正确．10.【答案】B【解析】机械波的产生应满足两个条件，一是波源，二是介质，二者缺一不可，故A错误；有波源未必有波动，但有波动一定有波源，故B正确，C错误；波可以传递能量，水波在传递能量的过程有损失，故水波要消失，D错误．11.【答案】B【解析】由题意知，在t＝0时波源O点开始向上振动，该波的周期为T＝0.4 s，则时间t＝0.5 s ＝1T，可知，在t＝0.5 s时O点位于波峰．波在一个周期内传播的距离为一个波长，则在t＝0.5 s＝1T，波传播的最长的距离为1波长，故B正确，A、C、D错误．12.【答案】A【解析】由x－t图象可知，轮船靠近港口时的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，又由于各段都是匀速直线运动，故各段的频率均是不变的，A正确．13.【答案】A【解析】公路上的雷达测速仪的工作原理是利用波的反射和多普勒效应，A对．14.【答案】C【解析】由图知，λ＝8 cm＝0.08 m，则该波的周期T＝＝s＝0.4 s，时间t＝0.5 s＝1T.质点在一个周期内通过的路程是4A，则知质点c通过的路程为5A＝5×15 cm＝75 cm.因为a、b此刻不在平衡位置或者最大位移处，经过T个周期路程不等于一个振幅，故A错误．如果质点a比质点b先回到平衡位置，说明此刻a、b向下运动，由波形平移法可知，波沿x轴负方向传播，故B 错误．由图知a、b、c的位移大小分别为10 cm、5 cm和15 cm，三个质点都做简谐运动，由F＝－kx，k相同，则得回复力大小之比等于位移大小之比，为：2∶1∶3，故C正确．振源的振动频率为f＝＝Hz＝2.5 Hz，故D错误．15.【答案】C【解析】由甲图读出波长为λ＝3 m，由乙图读出周期为T＝0.2 s，则该波的波速v＝＝＝15 m/s，故A错误；由于不知道乙图为波的传播方向上哪个质点的振动图象，所以无法判断波的传播方向，故B错误；若乙是质点P的振动图象，则此时刻P向下振动，则波沿x轴负方向传播，所以Q点向上振动，经过时间：t＝0.35 s＝1T时，处于波谷处，所以坐标为(3 m，－5 cm)，故C正确；若乙是质点Q的振动图象，则此时刻Q向下振动，则波沿x轴正方向传播，所以P点向上振动，经过时间：t＝0.35 s＝1T时，处于波谷处，所以坐标为(3 m，－5 cm)，故D错误．16.【答案】2.1×105km/s【解析】根据波的反射与折射，如图所示，由折射定律得：＝v甲＝v乙＝×1.2×105km/s≈2.1×105km/s.17.【答案】(1)负(2)10 m/s.【解析】(1)由乙图知，t＝0时刻质点P振动方向向下；在甲图上，由波形平移法可知，沿x轴的负方向传播；(2)由甲、乙图分别读出，λ＝4 m，T＝0.4 s，则波速v＝＝10 m/s18.【答案】(1)0.2 m8 m(2)40 m/s方向沿x轴正方向280 m/s方向沿x轴负方向【解析】(1)A＝0.2 m；λ＝8 m(2)由于T>(t2－t1)，即Δt<2T当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为Δt＝nT＋，且n＝0或1当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为Δt＝nT＋，且n＝0或1由波速公式v＝可知，当速度v最小时，周期T最大．分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在Δt＝nT＋中，取n＝0即Δt＝，则T大＝0.2 s，最小速度v小＝＝40 m/s，方向为沿x轴正方向．当速度v最大时，周期T最小．分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在Δt＝nT＋中，取n＝1，即Δt＝T＋，则T小＝s最大速度v大＝＝280 m/s，方向为沿x轴负方向．19.【答案】(1)A＝0.1 m f＝2.5 Hz T＝0.4 s v＝5 m/s(2)【解析】(1)从图中可得，振幅：A＝0.1 mf＝＝2.5 Hz T＝＝0.4 sv＝＝5 m/s(2)。

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