2012高中物理 第十二章机械波36单元测试 新人教版选修3-4

用心 爱心 专心1 高二物理单元测试高二物理单元测试 机械振动和机械波 机械振动和机械波 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一个正确 答案 有的小题有多个正确选项 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有错选或不 答的得零分 1 2008 年 5 月 12 日 在四川省发生了里氏 8 0 级大地震 造成了重大的人员伤亡 和财 产损失 地震产生的巨大能量以波的形式向远处传播 称为地震波 下列说法中正确 的是 A 地震波是由机械振动引起的机械波 B 只要波源停止振动 地震波的传播就会立即停止 C 地震波既有横波 也有纵波 D 地震波具有的能量 随着波的传播将愈来愈强 2 下列关于多普勒效应的说法正确的是 A 若声源向观察者靠近 则声源发出声波的频率变小 B 若声源向观察者靠近 则声察者接收到声波的频率变大 C 观察者远离波源 则波源发出声波的频率变小 D 若波源与观察者相互靠近 则观察者接收到声波的频率变小 3 甲 乙两弹簧振子 振动图象如图所示 则可知 A 两弹簧振子完全相同 B 两弹簧振子所受回复力最大值之比 F甲 F乙 2 1 C 振子甲速度为零时 振子乙速度最大 D 振子的振动频率之比f甲 f乙 1 2 4 做简谐振动的单摆摆长不变 若摆球质量增加 为原来的 4 倍 摆球经过平衡位置时速度减 小为原来的 1 2 w w 则单摆振动的 A 频率 振幅都不变B 频率 振幅都改变 C 频率不变 振幅改变D 频率改变 振幅不变 5 如图所示 S为在水面上振动的波源 M N为在水面上 的两块挡板 其中N板可以上下移动 两板中间有一狭 缝 此时测得A处水没有振动 为使A处水也能发生振 动 可采用的方法是 A 使波源的频率增大 B 使波源的频率减小 C 移动N使狭缝的距离减小 用心 爱心 专心2 图 1 x m O y m 1 2 3 4 5 6 图 2 O t s y m 1 2 3 4 5 6 B C O A O B D 移动N使狭缝的距离增大 6 如图所示是一列简谐横波在t 0 时刻的波形图 已知这 列波沿x轴正方向传播 波速为 20 m s 则在t 0 17 s 时该质点P A 速度和加速度都沿 y方向 B 速度沿 y方向 加速度沿 y方向 C 速度和加速度均正在增大 D 速度正在增大 加速度正在减少 7 如图所示 一弹簧振子在B C间做简谐运动 O为平衡位置 BC间距离为 10cm 从 B到C运动一次的时间为 1s 则 A 从B到C振子作了一次全振动 B 振动周期为 2s 振幅为 5cm C 经过两次全振动 振子通过的路程是 20cm D 振子从B点开始 经 3s 位移是 30cm 8 一列简谐横波沿x轴负方向传播 图 1 是t 1s 时的波形图 图 2 是波中某振 动质元位移随时间变化的振动图线 两图用同一时间起点 则图 2 可能是图 1 中哪个质元的振动图线 A x 1m 处的质元B x 2m 处的质元 C x 3m 处的质元D x 4m 处的质元 9 如图所示是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 延迟 了 0 5s b 和 c 之间的距离是 5m 以下说法正确的是 A 此列波的波长为 5m B 此列波的频率为 2Hz C 此列波的波速为 2 5m s D 此列波的传播方向为沿x轴正方向传播 10 一兴趣小组的同学们观察到湖面上一点O上下振动 振幅为 0 2 m 以O点为圆心形成圆形水波 如图所示 A B O三 点在一条直线上 OA间距离为 4 0 m OB间距离为 2 4 m 某时刻O点处在波峰位置 观察发现 2s 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 则以下说法正确的是 A 此水波的传播速度是 2 m s B 此水波的周期是 2 s C 此水波的波长是 4 m D 当O点处在波峰位置时 B点正通过平衡位置向下运动 用心 爱心 专心3 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 共 18 分 把正确答案填写在题中的横线上 或按题目要求作答 11 4 分 弹簧振子的振动图象如图所示 从图中可知 振动的振幅是 cm 完成 1 次全振动 振子 通过的路程是 cm 12 4 分 一质点做简谐运动 先后以相同的动量依次 通过A B两点 历时 1 s 质点通过B点后再经过 1 s 又第二次通过B点 在这两秒钟内质点通过的总 路程为 12 cm 则质点的振动周期为 s 振幅为 cm 13 4 分 一列简谐横波沿x轴正方向传播 在t 0 时 刻的波形如图所示 已知在t 1 1s 时刻 质点P出 现第三次波峰 那么质点Q第一次出现波峰的时间 是 14 6 分 沿x轴连续均匀的介质中 选距离为 0 1m 的 等距离排列的 0 1 2 10 等 11 个点 这些点分别以自己的位置为中心 从 0 点沿 x轴正方向 依次滞后 0 02s 向y轴正方向开始做简谐运动 如图甲所示 从 0 点开 始振动后 第一次出现如图乙所示的图形历时 s 该简谐波的传播速度是 m s 三 计算题 共 42 分 要求写出必要的文字说明 主要方程式和重要演算步骤 有数值计 算的要明确写出数值和单位 只有最终结果的不得分 15 10 分 如图甲所示为一列简谐横波在t 6 0 10 2s 时的波形图 图乙是这列波中P 质点的振动图象 两个图象对应着相同的时间起点 P点的平衡位置坐标是x 10m 1 试求这列波的传播速度和传播方向 2 试求P质点在t 10 2s 时刻的位移 6 7 3 试在图甲中画出t 9 5 10 2s 时的波形图象 甲 乙 甲乙 用心 爱心 专心4 16 10 分 如图所示 现在用外力压缩B并保持其静止 不计摩擦和空气阻力 设弹F 簧的劲度系数为 在距离地面高H处的地方 把小球A以初速度v0 10m s 水平抛k 出 与此同时把球B由静止释放 已知球B 在水平面上作周期为的简谐运动 当A落T 地时 B恰好将弹簧压缩成最短 重力加速 度g 取 10m s2 求 1 物体B振动时的振幅 2 H的高度 3 物体A落地时的速度 17 10 分 如图所示 一根柔软的弹性绳子右端固定 左端自由 A B C D 为绳 上等间隔的点 点间间隔为 50cm 现用手拉着绳子的端点A使其上下振动 若A点开 始向上 经 0 1 秒第一次达到最大位移 C点恰好开始振动 则 1 绳子形成的向右传播的横波速度为多大 2 从A开始振动 经多长时间J点第一次向下达到最大位移 3 画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形图象 18 12 分 一列简谐横波由质点A向质点B传播 已知A B两点相距 4m 这列波的波长 大于 2m 而小于 20m 下图表示在波的传播过程中A B两质点的振动的图象 求波的 传播速度 用心 爱心 专心5 参考答案 1 AC 地震波是机械波 是由机械振动引起的 故 A 对 波源停止振动后 波要继续向 前传播 不会立即停止 故 B 错 地震波有横波成分 也有纵波成分 故 C 对 地震 波具有能量 随着传播将愈来愈弱 故 D 错 2 B 本题考查对多普勒效应的理解 3 CD 从图象中可以看出 两弹簧振子周期之比T甲 T乙 2 1 得频率之比f甲 f乙 1 2 D 正确 弹簧振子周期与振子质量 弹簧劲度系数k有关 周期不同 说明两 弹簧振子不同 A 错误 由于弹簧的劲度系数k不一定相同 所以两振子受回复力 F kx 的最大值之比F甲 F乙不一定为 2 1 所以 B 错误 从图象看出 在振子 甲到达最大位移处时 振子乙恰到达平衡位置 此时振子甲速度为零 振子乙速度最 大 所以 C 正确 4 C 由单摆的周期公式 可知 单摆摆长不变 则周期不变 频率不变 振2 l T g 幅 A 是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量 由可知 摆球经过平衡 2 1 2 K Emv 位置时的动能不变 因此振幅改变 所以 C 正确 5 BD 本题考察能发生明显衍射衍射现象的条件 减小波源的频率 波长增大 移动N使狭缝 的距离减小都可以使衍射现象更加明显 故 BD 正确 6 AD 4m T v 0 2s 3T 4 t 0 17 s T t时刻质点P正沿 y方向运动 且位移 沿 y方向 故 A 正确 向平衡位置运动 速度正在增大 加速度正在减少 故 D 正确 故选项 AD 正确 7 B 振子从B到C是半个全振动 其周期为T 2s 振幅为A 5cm 故 A 错 B 对 两个 周期内 振子路程为S 8A 40cm 故 C 错 t 3s 1 5T 振子的路程为S 6A 30cm 其 位移为x 5cm 故 D 错 8 D 由图 2 知周期为 0 4s t 1s 时 振动质元经平衡位置向y轴负方向运动 对 应波形图上 波向左传播 经平衡位置向y轴负方向运动的质元为x 0 和x 4m 处 的质元 故正确选项为 D 9 AD 解析 因为质点 b 的起振时刻比质点 a 晚 所以波沿 x 轴的正方向传播 而a b相 差T 2 所以T是 1 秒 波的频率为 1Hz b c是两相邻的波谷 所以相差一个波长 波长为 5m 波速 m s 5 T v 10 AD 波速 A 项正确 2 s 后波峰传到A点 此时O点正通过平衡 1 2 m s x v t 位置向下运动 OA间还有一个波峰 则 解得s B 项错误 波长T 4 5 s2 6 1 T vT 3 2 m C 项错误 OB间距离为 2 4m B点正通过平衡位置向下运动 D 4 3 用心 爱心 专心6 项正确 11 4 分 2cm 8cm 12 4 分 4 6 13 4 分 0 8s 解析 由图可知t 0 时 质点P正处于平衡位置且运动方向向下 质点 P点要经过T的时间才能出现波峰 y 轴正向最大值 又经过了 2T的时间 质点P 4 3 第三次出现波峰 有T 2T 1 1s 所以简谐横波的周期为T 0 4s 由波形图象可以 4 3 知道波长 2m 所以波的传播速度为 5m s 在t 0 时刻时波的第一个波 T v 4 0 2 峰位于x 1m 处 它以 5m s 的速度向Q点 x 5m 方向运动 当该波峰运动到Q点时 即Q点第一次出现波峰 所以质点Q第一次出现波峰的时间为t 0 8s 5 15 v s 14 6 分 0 32 5 解析 从 0 点开始振动后 第一次出现如图所示的图形 经历的时间是 2T T 0 02 8 s 0 16s 故t 2T 0 32s 波速 5m s T v 15 10 分 解析 1 1 分 m10 s102 2 T 波速m s 1 分 2 105 T v 向左传播 1 分 2 根据P质点的振动图象可知 其做简谐运动的位移公式为 m 2 分 ty 100sin2 0 故当t 10 2s 时 其位移为m 2 分 6 7 1 0 6 7 sin2 0 y 3 t 9 5 10 2s 此时的波形图象如图中虚线所示 3 分 T 4 3 4 16 10 分 1 对物体B 设此时弹簧伸长即振幅A 则 1 分 kAF 得振幅 1 分 k F A 2 物体B将弹簧压缩成最短经历时间为 n 0 1 2 2 分 Tnt 2 1 得 n 0 1 2 2 分 8 21 2 1 2 1 2 1 22 222 gtn TnggtH 3 物体A落地时 0 vvx 用心 爱心 专心7 n 0 1 2 2 分 gT n gtvy 2 12 速度v为 n 0 1 2 2 分 4 12 222 2 0 22 0 Tgn vvvv y 17 10 分 解析 1 v 10m s 2 分 1 0 1 t x 2 波由波源传到J需时间t1 由t1 s 0 45s 2 分 10 5 4 v xAj 波刚传到J时 J也向上起振 到负最大位移需t2时间 则t2 T 0 3s 2