2011高三物理一轮复习 第7章 机械振动和机械波 章末高效整合练习题

本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 一 选择题 本题共 10 个小题 每小题 4 分 共 40 分 1 2010 年石家庄二中 如下图所示 木块 A 在光滑水平面上做简谐运动 O 为其平衡 位置 C D 为振动中最大位置处 则下述说法中正确的是 A 木块 A 在振动中通过 OD 之间的任一位置 P 点时 其加速度与位移都是相同的 B 振动中通过 CD 之间的任一位置 P 点时 其动量与动能都是相同的 C 当木块在 C 点时 有一个物体 B 由静止放在 A 上并与 A 粘在一起 则振动到右侧 可以到 D 点 D 当木块在 O 点时 有一个物体 B 由静止放在 A 上并与 A 粘在一起 则振动到右侧 可以到 D 点 答案 AC 2 如下图所示 一列简谐横波沿 x 方向传播 已知在 t 0 时 波传播到 x 轴上的 B 质点 在它左边的 A 质点位于负的最大位移处 在 t 0 6 s 时 质点 A 第二次出现在正的 最大位移处 则 A 这列波的波速是 10 m s B 这列波的波速是 5 m s C 0 到 0 6 s 质点 D 已运动的路程是 0 1 m D 0 到 0 6 s 质点 D 已运动的路程是 1 m 解析 在 t 0 时 A 质点位于负的最大位移处 经 1 5 个周期即 0 6 s 质点 A 第 二次出现在正的最大位移处 故波的周期为 0 4 s 由波形图可知该波的波长为 2 m 根据 波速 波长和周期的关系可得 v m s 5 m s B 项正确 波由 B 点传到 D 点的时 T 2 0 4 间 t1 s 0 4 s 则在随后的 0 2 s 即半个周期内 质点 D 通过的路程为两倍振幅 即 x v 2 5 0 1 m 答案 BC 3 2009 年高考北京理综 一简谐机械波沿 x 轴正方向传播 周期为 T 波长为 若在 x 0 处质点的振动图象如右图所示 则该波在 t T 2 时刻的波形曲线为下图中的 解析 根据振动图象 可知 x 0 处的质点 在 t T 2 时刻在平衡位置 向下振动 只有选项 A 中波的图象在 x 0 处的质点满足条件 故选 A 答案 A 4 如下图所示 两列简谐横波分别沿 x 轴正方向和负方向传播 两波源分别位于 x 0 2 m 和 x 1 2 m 处 两列波的传播速度均为 v 0 4 m s 两列波的振幅均为 A 2 cm 图示为 t 0 时刻两列波的图象 此时刻平衡位置处于 x 0 2 m 和 x 0 8 m 的 P Q 两 质点刚开始振动 质点 M 的平衡位置处于 x 0 5 m 处 由此可知 A 两列波的周期均为 T 1 s B t 0 75 s 时刻 质点 P Q 都运动到 M 点 C t 1 0 s 时刻 质点 M 的位移为 4 cm D 在 t 0 到 t 0 50 s 时间内 质点 P Q 的加速度一直增大 其方向沿 y 轴正方向 解析 由图可读出这两列波的波长都是 0 4 m 其周期 T 1 s 选项 A 正 v 确 波动中介质中的质点都在各自平衡位置附近做简谐运动 不随波迁移 所以 B 选项错 t 1 0 s 时刻 两列波的波谷都传播到质点 M 处 由波的叠加原理可知 质点 M 的位移为 两列波引起的位移的矢量和 因此质点 M 的位移为 4 cm 选项 C 对 在 t 0 到 t 0 50 s 时间内 波向前传播半个波长 质点 P Q 的加速度应是先增大后减小 选项 D 错 正 确选项为 A C 答案 AC 5 一列横波沿直线传播 S P 是该直线上相距 1 2 米的两个质点 从波刚好到达其 中某一点时开始计时 已知 4 秒钟内 S 点完成 8 次全振动 P 点完成 10 次全振动 则该波 的传播方向及波速 v 分别为 A v 0 3 米 秒 方向由 S 向 P B v 0 3 米 秒 方向由 P 向 S C v 1 5 米 秒 方向由 P 向 S D v 1 5 米 秒 方向由 S 向 P 答案 C 6 如右图所示 实线为某列波在 t 0 时刻的波形图象 虚线为 t 0 3 s T 0 3 s 时的波 形图象 其中 P 点在 t 0 时刻的振动速度正在增大 则下列说法中正确的是 A 波速为 13 m s 1 3 B 波速为 10 m s C 在 0 T 4 内质点 P 运动的平均速度大于 0 4 m s D 在 0 T 4 内质点 P 运动的平均速度等于 10 m s 解析 由波形图象可知波长 4 m 由 P 点在 t 0 时刻的振动速度正在增大可 知 P 点向上运动 波沿 x 轴负方向传播 经过 t 0 3 s 波沿 x 轴负方向传播 3 4 3 m 所 以波动周期 T 0 4 s 波速为 v T 10 m s A 错误 B 正确 在 0 T 4 内质点 P 运动 的距离大于 4 cm 平均速度大于 0 4 m s C 正确 D 错误 答案 BC 7 如右图所示 A B 分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置 其中 位置 A 为摆球摆 动的最高位置 虚线为过悬点的竖直线 以摆球最低位置为重力势能零点 则摆球在摆动 过程中 A 位于 B 处时动能最大 B 位于 A 处时势能最大 C 在位置 A 的势能大于在位置 B 的动能 D 在位置 B 的机械能大于在位置 A 的机械能 解析 单摆在摆动过程中 机械能守恒 在最高点重力势能最大 在最低位置时 动能最大 故 B 正确 A 错误 在 B 点 EB EkB EpB EpA 故 C 正确 D 错误 答案 BC 8 如下图 a 为水波演示槽 可演示两列水波叠加的情形 S1 S2为两个波源 能连续 不断地上下振动产生水波 P 为水面上的一点 1 2 图 b c 分别为 S1 S2波源的振动 PSPS 图象 则 A 水面上不能形成干涉图样 B 由于水波波速未知 不能判断 P 点属振动加强点或减弱点 C P 点属振动加强点 D P 点振动的振幅为 1 cm 解析 由于 2 S1 S2为相同波源 T 相同 起始点方向相同 故选 C PS1PS 答案 C 9 一列简谐横波 某时刻的图象如图甲所示 从该时刻开始计时 A 质点的振动图象 如图乙所示 则 A 波沿 x 轴正向传播 B 波速是 25 m s C 经过 t 0 4 s 质点 A 通过的路程是 4 m D 质点 P 比质点 Q 先回到平衡位置 解析 由 A 质点的振动图象知 A 质点在 t 0 时刻在平衡位置且向上振动 则波必 定沿 x 轴负方向传播 A 错误 由图甲知 20 m 由图乙知 T 8 10 1 s 所以波速 v 25 m s B 正确 0 4 s 所以质点 A 通过的路程为 2A 4 m C 正确 由于波沿 x 轴 T T 2 负方向传播 P 点振动方向向下 回到平衡位置的时间大于 而 Q 点回到平衡位置的时 T 4 间为 所以 D 错误 T 4 答案 BC 10 一列简谐横波以 1 m s 的速度沿绳子由 A 向 B 传播 质点 A B 间的水平距离 x 3 m 如下图甲所示 若 t 0 时质点 A 刚从平衡位置开始向上振动 其振动图象如图乙 所示 则 B 点的振动图象为 解析 振动从 A 传到 B 的时间为 3 s 即 B 从 t 3 s 开始振动 其振动与 t 0 时 A 的振动相同 故 B 正确 答案 B 二 非选择题 本题共 6 个小题 共 60 分 11 8 分 2009 年上海单科高考 弹性绳沿 x 轴放置 左端位于坐标原点 用手握住绳 的左端 当 t 0 时使其开始沿 y 轴做振幅为 8 cm 的简谐振动 在 t 0 25 s 时 绳上形成 如下图所示的波形 则该波的波速为 cm s t s 时 位于 x2 45 cm 处的 质点 N 恰好第一次沿 y 轴正向通过平衡位置 解析 由图象可知 A 8 cm T 4t 1 s 20 cm 所以波速 v T 20 1 cm s 20 cm s 绳上的每个质点刚开始振动的方向是沿 y 轴负方向 故波传到 N 点所用的 时间为 t1 s 2 25 s 所以质点 N 第一次沿 y 轴正向通过平衡位置时 x2 v 45 20 t t1 2 75 s T 2 答案 20 2 75 12 8 分 如右图所示是单摆振动时摆球位移随时间变化的图象 取重力加速度 g 2m s2 1 求单摆的摆长 l 2 估算单摆振动时偏离竖直方向的最大角度 单位用弧度表示 解析 1 根据周期公式有 T 2 l g 由图象可知单摆周期 T 2 s 解得 l 1 m 2 单摆振动时偏离竖直方向的最大角度 A l 解得 0 05 rad 答案 1 1 m 2 0 05 rad 13 10 分 如下图甲所示 ABCD abcd 为一放于水平面上的长方体槽 上端开口 ABba CDdc 面为两铜板 其他面为绝缘板 槽中盛满导电液体 设该液体导电时不发生电 解 现在质量不计的细铜丝的下端固定一铁球构成一单摆 铜丝的上端可绕 O 点摆动 O 点在槽中心的正上方 摆球摆动平面与 AB 垂直 在两铜板上接上图示的电源 电源内阻 可忽略 电动势 E 8 V 将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记忆示波器的 地 和 Y 输入端 记忆示波器的输入电阻可视为无穷大 假设摆球在导电液中做简谐运动 示 波器的电压波形如下图乙所示 1 求单摆的摆长 已知 2 10 g 10 m s2 2 设 AD 边长为 4 cm 则摆动过程中摆球偏离 CD 板的最大距离和最小距离 忽略铜丝 对导电液中电场的影响 解析 1 由图乙可知单摆的周期为 T 1 s 由 T 2 得 l m 0 25 m l g gT2 4 2 10 1 02 4 10 2 摆动过程中电压最大为 6 V 该电压与摆球偏离 CD 板的距离 l 成正比 有 其中 lAD 4 cm U 6 V E 8 V 解得 l 3 cm 此值即为摆球偏离 CD 板的最 l lAD U E 大距离 同理可得 摆球偏离 CD 板的最小距离为 1 cm 答案 1 0 25 m 2 3 cm 1 cm 14 10 分 2009 年宝鸡质模 将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为 h 未知 且开口向下 的小筒中 单摆的下部分露于筒外 如下图甲所示 将悬线拉离平衡位置一个小角度后由 静止释放 设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁 如果本实验的长度测量工具只能测量出 筒的下端口到摆球球心的距离 L 并通过改变 L 而测出对应的摆动周期 T 再以 T2为纵轴 L 为横轴作出函数关系图象 那么就可以通过此图象得出小筒的深度 h 和当地的重力加速 度 g 1 现有如下测量工具 A 时钟 B 秒表 C 天平 D 毫米刻度尺 本实验所需的测量 工具有 2 如果实验中所得到的 T2 L 关系图象如上图乙所示 那么真正的图象应该是 a b c 中的 3 由图象可知 小筒的深度 h m 当地 g m s2 解析 1 测量筒的下端口到摆球球心之间的距离 L 用到毫米刻度尺 测单摆的 周期用秒表 所以测量工具选 B D 2 设摆线在筒内部分的长度为 h 由 T 2 得 T2 L h 可知 T2 L 关 L h g 4 2 g 4 2 g 系图象为 a 3 将 T2 0 L 30 cm 代入上式可得 h 30 cm 0 3 m 将 T2 1 20 L 0 代入上式可求得 g 2 9 86 m s2 答案 1 BD 2 a 3 0 3 9 86 15 12 分 如右图所示为一列简谐波在 t1 0 时刻的图象 此时波中质点 M 的运动方向沿 y 轴负方向 且 t2 0 55 s 时质点 M 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处 试求 1 此波沿什么方向传播 2 波速是多大 3 从 t1 0 至 t3 1 2 s 质点 N 运动的路程和相对于平衡位置的位移分别是多少 解析 1 此波沿 x 轴负方向传播 2 在 t1 0 到 t2 0 55 s 这段时间时 质点 M 恰好第 3 次到达沿 y 轴正方向的最大位移 处 则有 2 T 0 55 s 得 T 0 2 s 3 4 由图象得简谐波的波长为 0 4 m 则波速 v 2 m s T 3 在 t1 0 至 t3 1 2 s 这段时间 波中质点 N 经过了 6 个周期 即质点 N 回到始点 所以走过的路程为 s 6 5 4 cm 120 cm 相对于平衡位置的位移为 2 5 cm 答案 1 沿 x 轴负方向 2 2 m s 3 120 cm 2 5 cm 16 12 分 2010 年华中科大附中 质量 m 1 0 kg 的甲物体与竖直放置的轻弹簧的上端连接 弹簧下端固定在地面上 如右图所示 质量 m 1 0 kg 的乙物体从甲物体正上方 距离甲 物体 h 0 40 m 处自由落下 撞在甲物体上在极短的时间内与甲物体粘在一起 不再分离 向 下运动 它们到达最低点后又向上运动 上升的最高点比甲物体初始位置高 H 0 10 m 已知弹簧的劲度系数 k 200 N m 且弹簧始终在弹性限度内 空气阻力可忽略不计 重力加速度 g 取 10 m s2 求 1 乙物体和甲物体碰撞过程中损失的动