【高考导航】2013届高考物理一轮复习单元过关检测（十一） 机械振动 机械波

1 高考导航高考导航 2013 2013 届高考物理一轮复习单元过关检测 十一 机届高考物理一轮复习单元过关检测 十一 机 械振动械振动 机械波 人教版 机械波 人教版 时间 时间 9090 分钟分钟 满分 满分 100100 分分 一 选择题一 选择题 本题共本题共 1010 小题 每小题小题 每小题 5 5 分 共计分 共计 5050 分 每小题只有一个答案正确 把正确分 每小题只有一个答案正确 把正确 选项前的字母填在题后的括号内选项前的字母填在题后的括号内 1 1 如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线 表示振幅 如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线 表示振幅A A与驱动力的频率与驱动力的频率f f的关系 的关系 下列说法正确的是下列说法正确的是 A A 摆长约为 摆长约为 1010 cmcm B B 发生共振时单摆的周期为 发生共振时单摆的周期为 1 1 s s C C 若增大摆长 共振曲线的 若增大摆长 共振曲线的 峰峰 将向右移动将向右移动 D D 若增大摆长 共振曲线的 若增大摆长 共振曲线的 峰峰 将向左移动将向左移动 解析 由单摆做受迫振动时的共振曲线可知 当单摆发生共振时 固有频率等于驱动解析 由单摆做受迫振动时的共振曲线可知 当单摆发生共振时 固有频率等于驱动 力的频率 即固有频率为力的频率 即固有频率为 0 50 5 HzHz 因而固有周期为 因而固有周期为 2 2 s s 由单摆的周期公式可知 此 由单摆的周期公式可知 此 单摆的摆长约为单摆的摆长约为 1 1 m m 若增大摆长 周期变长 频率变小 共振曲线的 若增大摆长 周期变长 频率变小 共振曲线的 峰峰 将向左将向左 移动 移动 D D 正确 正确 答案 答案 D D 2 2 我国探月的 我国探月的 嫦娥工程嫦娥工程 已启动 在不久的将来 我国宇航员将登上月球 假如宇航员已启动 在不久的将来 我国宇航员将登上月球 假如宇航员 在月球上测得摆长为在月球上测得摆长为l l的单摆做小振幅振动的周期为的单摆做小振幅振动的周期为T T 将月球视为密度均匀 半径为 将月球视为密度均匀 半径为 r r的球体 则月球的密度为的球体 则月球的密度为 A A B B l l 3 3G Gr rT T2 2 3 3 l l G Gr rT T2 2 C C D D 1 16 6 l l 3 3G Gr rT T2 2 3 3 l l 1 16 6G Gr rT T2 2 解析 设月球表面的重力加速度为解析 设月球表面的重力加速度为g g0 0 则则 mgmg0 0 T T 2 2 G GM Mm m r r2 2 l l g g0 0 密度密度 V V r r3 3 M M V V 4 4 3 3 解得解得 B B 对 对 3 3 l l G Gr rT T2 2 答案 答案 B B 2 3 3 两个弹簧振子 甲的固有频率为 两个弹簧振子 甲的固有频率为 100100 HzHz 乙的固有频率为 乙的固有频率为 400400 HzHz 若它们均在频率为 若它们均在频率为 300300 HzHz 的驱动力作用下振动 则的驱动力作用下振动 则 A A 甲的振幅较大 振动频率是 甲的振幅较大 振动频率是 100100 HzHz B B 乙的振幅较大 振动频率是 乙的振幅较大 振动频率是 300300 HzHz C C 甲的振幅较大 振动频率是 甲的振幅较大 振动频率是 300300 HzHz D D 乙的振幅较大 振动频率是 乙的振幅较大 振动频率是 400400 HzHz 解析 因为甲 乙两个弹簧振子都在做受迫振动 所以它们的振动频率都等于驱动力解析 因为甲 乙两个弹簧振子都在做受迫振动 所以它们的振动频率都等于驱动力 频率频率 300300 Hz Hz 乙的固有频率与驱动力频率更接近 所以乙的振动更激烈 即乙的振幅乙的固有频率与驱动力频率更接近 所以乙的振动更激烈 即乙的振幅 较大 选较大 选 B B 答案 答案 B B 4 4 如图是一列简谐横波某一时刻的波的图象 下列说法不正确的是 如图是一列简谐横波某一时刻的波的图象 下列说法不正确的是 A A 波一定沿 波一定沿x x轴正方向传播轴正方向传播 B B 此时 此时a a b b两个质点的振动速度方向相反两个质点的振动速度方向相反 C C 质点 质点a a此时的速度方向可能沿此时的速度方向可能沿y y轴正方向轴正方向 D D 质点 质点b b此时的速度方向可能沿此时的速度方向可能沿y y轴正方向轴正方向 解析 此题不能判定波的传播方向 故选项解析 此题不能判定波的传播方向 故选项 A A 错误 不管波向哪个方向传播 错误 不管波向哪个方向传播 a a b b两两 质点在两个趋势不同的质点在两个趋势不同的 坡坡 上 其振动方向一定相反 选项上 其振动方向一定相反 选项 B B 正确 由于波的传播正确 由于波的传播 方向不确定 方向不确定 a a b b两质点的振动方向也不确定 若波向右传播 两质点的振动方向也不确定 若波向右传播 a a质点沿质点沿y y轴正方向轴正方向 振动 振动 b b质点沿质点沿y y轴负方向振动 若波向左传播 轴负方向振动 若波向左传播 a a质点沿质点沿y y轴负方向振动 轴负方向振动 b b质点沿质点沿 y y轴正方向振动 选项轴正方向振动 选项 C C D D 正确 正确 答案 答案 A A 5 5 2012 2012 西城模拟西城模拟 振源振源A A带动细绳上各点上下做简谐运动 带动细绳上各点上下做简谐运动 t t 0 0 时刻绳上形成的时刻绳上形成的 波形如图所示 规定绳上质点向上运动的方向为波形如图所示 规定绳上质点向上运动的方向为x x轴的正方向 则轴的正方向 则P P点的振动图像是图中点的振动图像是图中 的的 解析 由绳上形成的波形可知 解析 由绳上形成的波形可知 P P点开始时向下振动 故点开始时向下振动 故 B B 正确 正确 3 答案 答案 B B 6 6 一列波长大于 一列波长大于 1 1 m m 的横波沿着的横波沿着x x轴正方向传播 处在轴正方向传播 处在x x1 1 1 1 m m 和和x x2 2 2 2 m m 的两质点的两质点 A A B B的振动图象如图所示 由此可知的振动图象如图所示 由此可知 A A 波长为 波长为 m m 4 4 3 3 B B 波速为 波速为 1 1 m sm s C C 3 3 s s 末末A A B B两质点的位移相同两质点的位移相同 D D 1 1 s s 末末A A点的振动速度大于点的振动速度大于B B点的振动速度点的振动速度 解析 由解析 由A A B B两质点的振动图象及传播可画出两质点的振动图象及传播可画出t t 0 0 时刻的波动时刻的波动 图象如图所示 由此可得图象如图所示 由此可得 m m A A 正确 由振动图象得周期正确 由振动图象得周期 4 4 3 3 T T 4 4 s s 故 故v v m sm s m sm s B B 错误 由振动图象知错误 由振动图象知 3 3 T T 4 4 3 3 4 4 1 1 3 3 s s 末末A A质点位移为 质点位移为 2 2 cmcm B B质点位移为质点位移为 0 0 故 故 C C 错误 由振动图象知错误 由振动图象知 1 1 s s 末末A A质点处质点处 于波峰 振动速度为零 于波峰 振动速度为零 B B质点处于平衡位置 振动速度最大 故质点处于平衡位置 振动速度最大 故 D D 错误 错误 答案 答案 A A 7 7 A A B B两列波在某时刻的波形如图所示 经过两列波在某时刻的波形如图所示 经过t t T TA A时间时间 T TA A为波为波A A的周期的周期 两波再次出 两波再次出 现如图所示波形 则两波的波速之比现如图所示波形 则两波的波速之比v vA A v vB B不可能是不可能是 A A 1 31 3 B B 1 21 2 C C 2 12 1 D D 3 13 1 解析 由图可得解析 由图可得 A A a a B B a a 则 则 4 4 3 3 2 2 3 3 A A B B 2 2 1 1 经经t t T TA A时间 两图中波形依旧 故可知时间 两图中波形依旧 故可知 T TA A n n 1 1 T TB B n n 0 1 2 0 1 2 据据v vA A v vB B A A T TA A B B T TB B 则有则有 n n 0 1 2 0 1 2 v vA A v vB B 2 2 n n 1 1 故故 A A B B C C 选项符合题意 选项符合题意 答案 答案 D D 4 8 8 一列简谐波沿 一列简谐波沿x x轴正方向传播 某时刻波形图如图甲所示轴正方向传播 某时刻波形图如图甲所示a a b b c c d d是波传播方向上是波传播方向上 的四个振动质点的平衡位置 如再过的四个振动质点的平衡位置 如再过 个周期 其中某质点继续振动的图象如图乙所示 个周期 其中某质点继续振动的图象如图乙所示 3 3 2 2 则该质点是则该质点是 A A a a处质点处质点 B B b b处质点处质点 C C c c处质点处质点 D D d d处质点处质点 解析 由波的传播方向可以判断得出 该时刻质点解析 由波的传播方向可以判断得出 该时刻质点b b的振动方向沿的振动方向沿y y轴正方向 轴正方向 d d的的 振动方向沿振动方向沿y y轴负方向 而质点轴负方向 而质点a a和和c c处于最大位移处 再过处于最大位移处 再过 个周期 质点个周期 质点d d恰好回恰好回 3 3 2 2 到平衡位置 且振动方向沿到平衡位置 且振动方向沿y y轴正方向 此后的振动图象符合图乙所示的情况 故正轴正方向 此后的振动图象符合图乙所示的情况 故正 确答案为确答案为 D D 答案 答案 D D 9 9 一简谐横波沿 一简谐横波沿x x轴正方向传播 若在轴正方向传播 若在x x 1 1 m m 处质点的振动图象如图所示 则该波在处质点的振动图象如图所示 则该波在 t t 0 30 3 s s 时刻的波形曲线为时刻的波形曲线为 解析 由题图可知解析 由题图可知t t 0 30 3 s s 时刻处于时刻处于x x 1 1 m m 处的质点在波谷位置 显然选项中处的质点在波谷位置 显然选项中 t t 0 30 3 s s 时刻的波形图中只有时刻的波形图中只有 A A 选项对应了选项对应了x x 1 1 m m 处的质点处在波谷位置 处的质点处在波谷位置 A A 正确 正确 答案 答案 A A 1010 一列简谐横波沿 一列简谐横波沿x x轴负方向传播 图甲所示是轴负方向传播 图甲所示是t t 1 1 s s 时的波形图 图乙所示是波中某时的波形图 图乙所示是波中某 振动质点位移随时间变化的振动图线振动质点位移随时间变化的振动图线 两图用同一时间起点两图用同一时间起点 则该振动质点可能是图 则该振动质点可能是图 甲中的甲中的 5 A A x x 0 0 处的质点处的质点 B B x x 1 1 m m 处的质点处的质点 C C x x 2 2 m m 处的质点处的质点 D D x x 3 3 m m 处的质点处的质点 解析 图甲中各点处于解析 图甲中各点处于t t 1 1 s s 时刻 图乙中时刻 图乙中t t 1 1 s s 时刻质点处于平衡位置且振动方时刻质点处于平衡位置且振动方 向向下 对应于图甲中向向下 对应于图甲中x x 0 0 和和x x 2 2 m m 处质点 由于波沿处质点 由于波沿x x轴负方向传播 可知轴负方向传播 可知x x 0 0 处质点运处质点运 动方向向下 动方向向下 x x 2 2 m m 处质点运动方向向上 故处质点运动方向向上 故 A A 选项正确 选项正确 答案 答案 A A 二 非选择题二 非选择题 本题共本题共 6 6 小题 共小题 共 5050 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算步分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算步 骤 有数值计算的要注明单位骤 有数值计算的要注明单位 1111 4 4 分分 在在 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 的实验中 用刻度尺量悬点到小球的距离为的实验中 用刻度尺量悬点到小球的距离为 96 6096 60 cmcm 用游标卡尺量得小球直径是 用游标卡尺量得小球直径是 5 2605 260 cmcm 测量周期有 测量周期有 3 3 次 每次都在摆球通过最低次 每次都在摆球通过最低 点时按下秒表开始计时 同时将此次通过最低点作为第一次 接着一直数到计时终止 点时按下秒表开始计时 同时将此次通过最低点作为第一次 接着一直数到计时终止 结果如下表 结果如下表 1 12 23 3 数的次数数的次数 616181817171 时间时间 s s 60 4060 4079 8079 8070 6070 60 这个单摆振动周期的测定值是这个单摆振动周期的测定值是 s s 当地重力加速度的值是 当地重力加速度的值是 m s m s2 2 取三取三 位有效数字位有效数字 解析 由题可知单摆的周期解析 由题可知单摆的周期 则周期则周期T T 2 01 2 01 s s T T1 1 T T2 2 T T3 3 3 3 摆长摆长l l l l 0 966 0 966 0 0526 0 0526 m m 0 99230 9923 m m d d 2 2 1 1 2 2 故重力加速度故重力加速度 g g 4 4 2 2l l T T2 2 m sm s2 2 9 69 9 69 m sm s2 2 4 4 3 3 1 14 42 2 0 0 9 99 92 23 3 2 2 0 01 12 2 答案 答案 2 012 01 9 699 69 6 1212 6 6 分分 有一测量微小时间差的装置 是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂有一测量微小时间差的装置 是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂 构成 两个单摆摆动平面前后相互平行 构成 两个单摆摆动平面前后相互平行 1 1 现测得两单摆完成现测得两单摆完成 5050 次全振动的时间分别为次全振动的时间分别为 50 050 0 s s 和和 49 049 0 s s 则两单摆周期差 则两单摆周期差 T T s s 2 2 某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差 具体操作如下 把两摆球向右某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差 具体操作如下 把两摆球向右 拉至相同的摆角处 先释放长摆摆球 接着再释放短摆摆球 测得短摆经过若干次全拉至相同的摆角处 先释放长摆摆球 接着再释放短摆摆球 测得短摆经过若干次全 振动后 两摆恰好第一次同时同方向通过某位置 由此可得出释放两摆的微小时间差 振动后 两摆恰好第一次同时同方向通过某位置 由此可得出释放两摆的微小时间差 若测得释放两摆的时间差若测得释放两摆的时间差 t t 0 1650 165 s s 则在短摆释放 则在短摆释放 s s 填时间填时间 后 两摆后 两摆 恰好第一次同时向恰好第一次同时向 填方向填方向 通过通过 填位置填位置 3 3 为了能更准确地测量微小的时间差 你认为此装置还可做的改进是为了能更准确地测量微小的时间差 你认为此装置还可做的改进是 解析 解析 1 1 T T T T1 1 T T2 2 s s 0 020 02 s s 5 50 0 5 50 0 4 49 9 5 50 0 2 2 设短摆释放后经过设短摆释放后经过t t秒与长摆达同一位置 则两摆完成全振动的次数一样 长摆运秒与长摆达同一位置 则两摆完成全振动的次数一样 长摆运 动的时间为动的时间为 t t t t s s 有 有 t t t t T T1 1 t t T T2 2 代入数据 解得 代入数据 解得 t t 8 0858 085 s s 8 8T T2 2 1 1 4 4 即短摆振动了即短摆振动了 8 8 个周期 此时恰向左通过平衡位置 个周期 此时恰向左通过平衡位置 1 1 4 4 3 3 减小两单摆摆长差等 减小两单摆摆长差等 答案 答案 1 0 02 1 0 02 2 8 085 2 8 085 左左 平衡位置平衡位置 3 3 减小两单摆摆长差等减小两单摆摆长差等 1313 9 9 分分 2011 2011 年山东理综年山东理综 如图所示 一列简谐横波沿如图所示 一列简谐横波沿x x轴传播 实线为轴传播 实线为t t1 1 0 0 时的波时的波 形图 此时形图 此时P P质点向质点向y y轴负方向运动 虚线为轴负方向运动 虚线为t t2 2 0 010 01 s s 时的波形图 已知周期时的波形图 已知周期 T T 0 010 01 s s 1 1 波沿波沿x x轴轴 填填 正正 或或 负负 方向传播 方向传播 2 2 求波速 求波速 解析 解析 1 1 根据根据 下坡上下坡上 判断 向正方向传播 判断 向正方向传播 2 2 由题意知由题意知 8 8 m m 7 t t2 2 t t1 1 T T 1 1 8 8 v v T T 由由 代入数据得代入数据得v v 100100 m s m s 答案 答案 1 1 正正 2 100 2 100 m sm s 1414 9 9 分分 如图甲所示 波源如图甲所示 波源S S从平衡位置从平衡位置y y 0 0 处开始竖直向上振动处开始竖直向上振动 y y轴的正方向轴的正方向 振 振 动周期为动周期为T T 0 010 01 s s 产生的简谐波向左 右两个方向传播 波速均为 产生的简谐波向左 右两个方向传播 波速均为v v 8080 m s m s 经经 过一段时间后 过一段时间后 P P Q Q两点开始振动 已知距离两点开始振动 已知距离SPSP 1 21 2 m m SQSQ 2 62 6 m m 1 1 求此波的频率和波长 求此波的频率和波长 2 2 若以若以Q Q点开始振动的时刻作为计时的零点 试在图乙中分别画出点开始振动的时刻作为计时的零点 试在图乙中分别画出P P Q Q两点的振动两点的振动 图象 图象 解析 解析 1 1 由由T T 0 010 01 s s f f 得得f f HzHz 100100 HzHz 1 1 T T 1 1 0 0 0 01 1 vTvT 80 0 0180 0 01 m m 0 80 8 m m 2 2 波源波源S S起振的方向竖直向上 则波传到起振的方向竖直向上 则波传到P P Q Q两点时 两点时 P P Q Q的起振方向均竖直向上 的起振方向均竖直向上 因因SPSP 1 21 2 m m 1 1 1 1 2 2 SQSQ 2 62 6 m m 3 3 1 1 4 4 可见 当可见 当Q Q开始振动时 质点开始振动时 质点P P已振动了已振动了 1 1T T 3 3 4 4 即即Q Q开始振动时 质点开始振动时 质点P P在波谷 因此在波谷 因此P P Q Q的振动图线如图所示 的振动图线如图所示 答案 答案 1 100 1 100 HzHz 0 80 8 m m 2 2 见解析图见解析图 1515 10 10 分分 一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正向传播 轴正向传播 t t 0 0 时刻的波形如图所示 质点振动周期时刻的波形如图所示 质点振动周期 T T 0 20 2 s s 求 求 8 1 1 波的振幅波的振幅A A 波长 波长 波速 波速v v 2 2 画出平衡位置在画出平衡位置在x x 1 51