2020高中物理 第1、2章 机械振动 机械波 9单元测试 鲁科版选修3-4

2020高中物理 第1、2章 机械振动 机械波 9单元测试 鲁科版选修3-4

第1、2章《机械振动》《机械波》单元测试 ‎ 选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.‎ ‎　　‎ ‎1.有三根平行的弹性绳A、B、C，它们的左端处于同一直线MN上，让它们的左端同时分别开始振动，经过一定时间后出现了如图所示的情况，其中PQ是平行于MN的一条直线.由图中信息可知(　　)‎ A.形成的三列波的传播速度相同 B.形成的三列波的波长相同 C.弹性绳A中的质点的振动频率最大 D.弹性绳A中的质点的振动周期最大 解析：因为振动的时间相同，而波传播的距离不同，故波速不同，选项A错误；由波形可观察到弹性绳A、B、C上的三列波的波长不同，选项B错误；因为A弹性绳上的波产生波的个数最多，故A的频率最大，周期最小，故选项C正确、D错误.‎ 答案：C ‎2.某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10 s内上下振动了6次.鸟飞走后，他把‎50 g的砝码挂在P处，发现树枝在10 s内上下振动了12次.将‎50 g的砝码换成‎500 g的砝码后，他发现树枝在15 s内上下振动了6次，你估计鸟的质量最接近(　　)‎ A‎.50 g　　　B‎.200 g　　　C‎.500 g　　　D‎.550 g 解析：由题中所述实验可以看出：在P处悬挂物体的质量越大，则树枝振动的频率越低.因此小鸟在树枝上的振动频率介于悬挂‎50 g和‎500 g物体时树枝振动频率之间，所以小鸟的质量应介于‎50 g和‎500 g 之间，由题给选项可知只有选项B可能是正确的，故选B.‎ 答案：B ‎3.如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为‎200 m/s，下列说法正确的是(　　)‎ A.从图示时刻开始，质点b比质点a先到达平衡位置 B.从图示时刻开始，经过0.01 s质点a通过的路程为 ‎‎0.4 m C.若该波波源从O点沿x轴正向运动，则在x＝‎2000 m处接收到的波的频率将小于50 Hz D.在传播中遇到宽约‎3 m的障碍物时，该波能发生明显的衍射现象 解析：由微平移法知b质点正向下运动，将比a质点后回到平衡位置，A错误；由题意知T＝＝0.02 s，故经0.01 s 质点a通过的路程为‎2A，B正确；波源向接收处运动，则接收到的波的频率将大于50 Hz，C错误；由图象可知，波的波长λ＝‎4 m，遇到‎3 m宽的障碍物能发生明显的衍射，D正确.‎ 答案：BD ‎4.一质点做简谐运动的图象如图所示，则该质点(　　)‎ A.在0.015 s时，速度和加速度都为x轴的负方向 B.在0.01 s至0.03 s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小 C.在第8个0.01 s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大 D.在每1 s内，回复力的瞬时功率有100次为零 解析：在0.015 s时，从图象中可以看出，速度方向沿x轴的负方向，而加速度方向沿x轴正方向，A错误；在0.01 s 至0.03 s ‎ 时间内，速度方向先沿x轴的负方向，后沿x轴正方向，速度先减小后增大，而加速度方向始终沿x轴正方向，加速度大小先增大后减小，所以B正确；在第8个0.01 s 内的位移沿x轴正方向且逐渐增大，而速度却在不断减小，所以C错误；由图象可知：T＝0.04 s，1 s内的周期数n＝＝25，当回复力为零时，回复力的功率为零，当回复力最大时，质点速度为零，回复力的功率也为零，这样，一个周期内，功率为零的时刻有四次，因此，在每1 s内回复力的瞬时功率为零的次数有4×25＝100次，所以D正确.‎ 答案：BD ‎5.图示为甲、乙两单摆做简谐运动的图象，则(　　)‎ A.甲、乙两单摆的摆长之比为2∶1‎ B.甲、乙两单摆的周期之比为2∶1‎ C.甲、乙两单摆的振幅之比为2∶1‎ D.甲、乙两单摆的机械能之比为2∶1‎ 解析：由题意知：T甲＝2T乙，A甲＝‎2A乙 又因为T＝2π 可得：l甲＝l乙 故B、C正确.‎ 答案：BC ‎6.一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点)，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象[2020年高考·全国理综卷Ⅰ](　　)‎ 甲　　　　　　　　　　乙 A.x＝0处的质点　　　　　B.x＝‎1 m处的质点 C.x＝‎2 m处的质点 D.x＝‎3 m处的质点 解析：由题中图象可知波的周期T＝4 s，λ＝‎4 m，故v＝‎1 m/s，且0时刻波的图象如图丙所示.‎ 即图乙为x＝0或x＝‎4 m处质点的振动图象.‎ 答案：A 丙 ‎7.图甲为一列沿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坐标的取值范围是(　　)‎ A‎.2 cm≤x≤‎4 cm B‎.2 cm＜x＜‎‎4 cm C‎.2 cm≤x＜‎3 cm D‎.2 cm＜x≤‎‎3 cm 甲 乙 解析：当R点在t＝0时刻的振动状态传到S点时，波的图象如图乙中的虚线所示.‎ 由微平移法可知‎2 cm＜x＜‎3 cm的质点向y轴负方向运动.‎ 答案：C ‎8.一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速v＝‎4 m/s.已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图象如图甲所示，在图乙的4幅图中能够正确表示t＝0.15 s时刻的波形图的是(　　)‎ 乙 解析：由振动图象知在0.15 s时坐标原点的位移为正，速度方向为y轴负方向，由微平移法可确定此时波的图象为A.‎ 答案：A ‎9.如图所示的单摆，摆球a向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的黏性小球b发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不变.已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，a球的质量是b球质量的5倍，碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半.则碰撞后(　　)‎ A.摆动的周期为 T B.摆动的周期为 T C.摆球最高点与最低点的高度差为0.3h D.摆球最高点与最低点的高度差为0.25h 解析：单摆的周期与摆球的质量无关，碰后单摆周期不变，选项A、B错误.‎ 碰撞过程中，有：‎5m0·－m0·2＝‎6m1v 解得：v＝ 故碰后摆球能上摆的最大高度h′＝＝h.故C错误、D正确.‎ 答案：D ‎10.如图所示，S1、S2是两个振动情况完全相同的机械波波源，振幅为A，a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc.某时刻a是两列波的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则(　　)‎ A.a处质点的位移始终是‎2A B.c处质点的位移始终是－‎‎2A C.b处质点的振幅为‎2A D.c处质点的振幅为‎2A 解析：as1＝as2、bs1＝bs2、cs1＝cs2，故a、b、c三点都为干涉加强点，振幅均为‎2A，选项C、D正确，选项A、B错误.‎ 答案：CD 非选择题部分3小题，共40分.‎ ‎11.(13分)图甲为沿x轴向右传播的简谐横波在t＝1.2 s 时的波形图象，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.‎ ‎(1)求该波的波幅、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.‎ 甲 ‎　　解析：(1)由题意可知A＝‎‎0.1 m f＝＝2.5 Hz T＝＝0.4 s v＝λf＝‎5 m/s.‎ ‎(2)P点处的质量在0～0.6 s内的振动图象，如图乙所示. ‎ 乙 答案：(1)‎0.1 m　2.5 Hz　0.4 s　‎5 m/s ‎(2)如图乙所示 ‎12.(13分)一劲度系数k＝400 N/m的轻弹簧直立在地面上，弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子内装有物体B，B的下表面恰与盒子接触，如图所示.已知A和B的质量mA＝mB＝‎1 kg，g＝‎10 m/s2，不计阻力，先将A向上抬高使弹簧伸长‎5 cm 后从静止释放，A和B一起做上下方向的简谐运动.试求：‎ ‎(1)A的振幅.‎ ‎(2)A、B处于最高点和最低点时A对B的作用力大小.‎ 解析：(1)当A、B处于平衡位置时弹簧的压缩量x0＝＝‎0.02 m，将A抬高使弹簧伸长‎5 cm后释放，由简谐运动的对称性知振子的振幅A＝x0＋‎5 cm＝‎7 cm.‎ ‎(2)当A、B位于最高点时，A、B的加速度大小为：‎ a＝＝‎20 m/s2，方向竖直向下.‎ 对于B有：FN1＋mBg＝mBa 解得：A对B的弹力FN1＝10 N，方向竖直向下 当A、B位于最低点时，由简谐运动的对称性知加速度大小也为a＝‎20 m/s2，方向竖直向上 对于B有：FN2－mBg＝mBa.‎ 解得：A对B的弹力FN2＝30 N，方向竖直向上.‎ 答案：(1)‎7 cm　(2)10 N　30 N ‎13.(14分)湖面上一点O上下振动，振幅为‎0.2 m，以O点为圆心形成圆形水波，如图甲所示，A、B、O三点在一条直线上，OA间的距离为‎4.0 m，OB间的距离为‎2.4 m.某时刻O点处在波峰位置，观察发现2 s后此波峰传到A点，此时O点正通过平衡位置向下运动，OA间还有一个波峰.将水波近似为简谐波.‎ ‎(1)求此水波的传播速度、周期和波长.‎ ‎(2)以O点处在波峰位置为0时刻，某同学打算根据OB间的距离与波长的关系，确定B点在0时刻的振动情况，画出B点的振动图象.你认为该同学的思路是否可行？若可行，画出B点振动图象，若不可行，请给出正确思路并画出B点的振动图象.‎ 解析：(1)由题意可知，v＝＝‎2 m/s Δt＝·T，即T＝1.6 s λ＝vT＝‎3.2 m.‎ ‎(2)可行.振动图象如图乙所示.‎ 答案：(1)‎2 m/s　1.6 s　‎‎3.2 m ‎(2)可行.振动图象如图乙所示. ‎