2012高考物理二轮 专题复习测试12 机械振动 机械波

用心 爱心 专心1 20122012 高考物理二轮专题复习测试高考物理二轮专题复习测试 1212 机械振动机械振动 机械波机械波 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 试卷满分为 100 分 考试时间 为 90 分钟 第第 卷卷 选择题 共选择题 共 4040 分分 一 选择题 本题共 10 小题 每题 4 分 共 40 分 有的小题只有一个选项正确 有的 小题有多个选项正确 把正确选项前的字母填在题后的括号内 1 一弹簧振子做简谐振动 周期为T 则 A 若t时刻和 t t 时刻振子运动位移的大小相等 方向相同 则 t一定等于T 的整数倍 B 若t时刻和 t t 时刻振子运动的速度的大小相等 方向相反 则 t一定等于 T 2 的整数倍 C 若 t T 则在t时刻和 t t 时刻振子运动的加速度一定相等 D 若 t T 2 则在t时刻和 t t 时刻弹簧的长度一定相等 图 1 解析 此题若用图象来解决将更直观 方便 设弹簧振子的振动图象如图 1 所 示 B C两点的位移大小相等 方向相同 但B C两点的时间间隔 t T A 错误 B C两点的速度大小相等 方向相反 但 t T 2 B 错误 A D两点间的位移大小和方 向均相等 又是相邻的两点 所以A D两点的时间间隔 t T A D两点的位移大小和 方向均相等 所以A D两点的加速度一定相等 C 正确 A C两点的时间间隔 t T 2 A点与C点位移大小相等 方向相反 在A点弹簧是伸长的 在C点弹簧是压 缩的 所以在A C两点弹簧的形变量大小相同 而弹簧的长度不相等 D 错误 答案 C 2 把一个筛子用四根弹簧支起来 筛子上装一个电动偏心轮 它每转一周给筛子一个 驱动力 这就做成了一个共振筛 筛子自由振动时 完成 20 次全振动用 15 s 在某电压 用心 爱心 专心2 下 电动偏心轮转速是 88 r min 已知增大电动偏心轮的电压 可以使其转速提高 增加 筛子质量 可以增大筛子的固有周期 要使筛子振幅增大 下列做法中正确的有 降低输入电压 提高输入电压 增加筛子质量 减小筛子质量 A B C D 解析 增大振幅 应使驱动力的频率与筛子的固有频率接近 最好相等 由题意知驱 动力周期 T驱 s s 筛子的固有周期 T固 s T驱 T固 办法 可以减小T 60 88 15 22 15 20 固 即减小筛子质量 也可以增加T驱 即减小转速 降低电压 故 正确 答案 B 3 如图 2 a 是演示简谐运动图象的装置 当盛沙漏斗下面的薄木板N被匀速拉出时 摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系 板上的直 线OO 代表时间轴 图 2 b 是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线 若N1和N2板拉动 的速度v1和v2的关系为v2 2v1 则板N1 N2上曲线所代表的振动周期T1和T2的关系为 图 2 A T2 T1 B T2 2T1 C T2 4T1 D T2 T1 1 4 解析 图 a 是课本中演示单摆振动图线的实验装置图 由图 b 图线中可以看出 板 N1 N2拉动的距离s相同 拉N1板和拉N2板所用的时间为t1和t2 则s v1t1 v2t2 因 为v2 2v1 所以t2 t1 2 由图 b 知 t1 T1 t2 2T2代入得 2T2 即T2 故正确 T1 2 T1 4 选项为 D 答案 D 图 3 用心 爱心 专心3 4 如图 3 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 下列说法中正确的是 A 从图示时刻开始 经过 0 01 s 质点a通过的路程为 0 4 m B 从图示时刻开始 质点b比质点a先到平衡位置 C 若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹 则另一列波的频率为 50 Hz D 若该波在传播中遇到宽约 3 999 m 的障碍物能发生明显的衍射现象 解析 由题图可判断出 4 m T v 0 02 s 经过 0 01 s 质点a通过的路程 为 2 个振幅即 0 4 m 故选项 A 是正确的 质点b先向下振动 再向上振动 而质点a直 接向下振动 所以质点b比质点a后到平衡位置 故选项 B 是错误的 若此波遇到另一列 波并产生稳定的干涉条纹 则它们的频率必相等 为 50 Hz 故选项 C 是正确的 宽度 3 999 m 与 4 m 相差不多 所以能发生明显的衍射现象 故选项 D 是正确的 答案 ACD 5 如图 4 所示 S1 S2是振幅均为A的两个水波波源 某时刻它们形成的波峰和波谷 分别由实线和虚线表示 则下列说法中正确的是 图 4 A 两列波在相遇区域发生干涉 B 两列波在相遇区域内发生叠加 C 此时各点的位移是 xA 0 xB 2A xC 2A D A处振动始终减弱 B C处振动始终加强 解析 两列波发生干涉的条件是 频率相同 相差恒定 从图上可知 1 2 2 则 2f1 f2 这两列波不是相干波 故不能产生干涉现象 两列机械波在相遇区域发生叠加 这是波的基本特征之一 其结果是 任何一个质点 的总位移 都等于这两列波引起的位移的矢量和 所以 B C 选项正确 由于频率不同 叠加情况会发生变化 如C处此时两波峰相遇 但经 S2在C处是波 T 2 谷 S1则不是 故C处不能始终加强 D 错 答案 BC 6 2009 重庆高考 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播 某时刻的波形曲线 见图 5 以下说法正确的是 用心 爱心 专心4 图 5 A 声波在水中波长较大 b是水中声波的波形曲线 B 声波在空气中波长较大 b是空气中声波的波形曲线 C 水中质点振动频率较高 a是水中声波的波形曲线 D 空气中质点振动频率较高 a是空气中声波的波形曲线 解析 本题考查波在不同的介质中传播时波长 频率和波速之间的关系 以及波的图 象等知识 意在考查考生对机械波的掌握情况 因声波的波速在水中较空气中快 而波的 频率等于振源的振动频率 则声波在水和空气中传播的频率相同 再由v f知 声波在 水中传播的波长长 答案 A 7 2009 浙江高考 一列波长大于 1 m 的横波沿着x轴正方向传播 处在x1 1 m 和x2 2 m 的两质点A B的振动图象如图 6 所示 由此可知 A 波长为 m 4 3 B 波速为 1 m s C 3 s 末A B两质点的位移相同 D 1 s 末A点的振动速度大于B点的振动速度 图 6 解析 本题考查振动图象和波的知识 意在考查考生理解振动图象的含义及与波的知 识 由振动图象可知 振动的周期为 4 s 3 s 末质点A的位移为 2 cm 质点B的位移为 零 C 错 1 s 末质点A的振动速度为零 质点B的振动速度最大 D 错 由图可知AB两 点相距为 所以其波长为 m 波速为 m s A 正确 B 错 3 4 4 3 1 3 答案 A 8 2009 全国卷 下列关于简谐运动和简谐波的说法 正确的是 A 媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B 媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C 波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 用心 爱心 专心5 D 横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析 媒质中质点振动的速度周期性变化 而简谐波的波速不变 两者不相等 故 B 选项错 横波中波的传播方向和媒质中质点振动方向垂直 C 选项错 答案 AD 图 7 9 2010 全国卷 一简谐横波以 4m s 的波速沿x轴正方向传播 已知t 0 时的波 形如图 7 所示 则 A 波的周期为 1s B x 0 处的质点在t 0 时向y轴负向运动 C x 0 处的质点在t s 时速度为 0 1 4 D x 0 处的质点在t s 时速度值最大 1 4 解析 根据题图可知 波长 4 m 则周期T v 1 s 选项 A 正确 波沿x轴 正方向传播 则x 0 处的质点在t 0 时向y轴负向运动 选项 B 正确 x 0 处的质点经 过 s T 4 到达平衡位置下方但没有达到负向最大位移处 因而选项 C D 均错 1 4 答案 AB 图 8 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 如图 8 所示 若t 0 时质点A刚从平衡位置开始向上振动 其振动方程为 y 2sint cm 则B点的振动图象为下图中的 2 解析 T 4 s vT 4 m 从A传到B需 3 s 且B点起振动方向向上 B 2 对 用心 爱心 专心6 答案 B 第第 卷卷 非选择题 共非选择题 共 6060 分分 二 填空题 本题共 2 小题 每题 8 分 共 16 分 11 单摆测定重力加速度的实验中 图 9 1 实验时用 20 分度的游标卡尺测量摆球直径 示数如图 9 甲所示 该摆球的直径 d mm 2 接着测量了摆线的长度为l0 实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变 化的图象如图乙所示 则重力加速度的表达式g 用题目中的物理量表示 3 某小组改变摆线长度l0 测量了多组数据 在进行数据处理时 甲同学把摆线长 l0作为摆长 直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值 乙同学作出T2 l0图象 后求出斜率 然后算出重力加速度 两同学处理数据的方法对结果的影响是 甲 乙 填 偏大 偏小 或 无影响 解析 1 从游标卡尺上读出摆球直径d 14 15 mm 2 由F t图象 单摆周期T 4t0 摆长l l0 d 2 根据T 2 g l g 2 l0 1 2d 4t02 3 实际摆长为l0 d 故甲同学测量结果偏小 而乙同学处理数据的方法对测量结 1 2 果无影响 答案 1 14 15 2 3 偏小 无影响 2 l0 1 2d 4t02 12 两个同学做 利用单摆测重力加速度 的实验 1 甲同学测得g值偏小 其可能原因是 A 测摆线长时 摆线拉得过紧 B 摆线未系牢 摆动中松弛了 C 实验中误将 49 次全振动数计为 50 次 D 实验中误将 51 次全振动数计为 50 次 用心 爱心 专心7 2 乙同学做实验时 一时找不到摆球 就用重锤代替摆球 两次分别用不同的摆长做 实验 测摆长时只测摆线长 其长度分别为l1和l2 并相应测出其周期为T1和T2 要用 上述测量的数据正确计算出g值 那么他计算重力加速度的表达式应为 g 解析 1 由g 若g偏小 则l测量值比真实值小或T测量值比真实值大 故 4 2l T2 B D 选项正确 2 设重锤的等效半径为r 由g 得g g 4 2l T2 4 2 l1 r T12 4 2 l2 r T22 由以上两式解得g 4 2 l1 l2 T12 T22 答案 1 BD 2 4 2 l1 l2 T12 T22 三 计算题 本题共 4 小题 13 14 题各 10 分 15 16 题各 12 分 共 44 分 计算时 必须有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 图 10 13 如图 10 所示 质量为m的物体在竖直弹簧上做简谐运动 当振幅为A时 木块对 弹簧压力的最大值为木块重力的 1 5 倍 求 1 木块对弹簧压力的最小值为多少 2 欲使木块不脱离弹簧 其振幅不能超过多少 解析 因为木块在竖直方向上做简谐运动 依题意木块在最低点时对弹簧的压力最大 在最高点对弹簧的压力最小 1 在最低点根据牛顿第二定律有FN mg ma 代入数据解得a 0 5 g 由最高点和 最低点相对平衡位置对称 加速度大小等值反向 所以最高点的加速度大小为a 0 5 g 在最高点根据牛顿第二定律有mg FN ma 故FN mg ma 0 5 mg 2 要使木块不脱离弹簧 设其振幅不能超过A 此时木块振到最高点恰在弹簧原长 处 此时的最大加速度为g 由a x知 当振幅为A时 在最低点有 0 5 g A 当 k m k m 振幅为A 时 在最高点有g A 由此可得A 2A k m 答案 1 0 5 mg 2 2A 14 一列横波如图 11 所示 波长 8 m 实线表示t1 0 时刻的波形图 虚线表示 用心 爱心 专心8 t2 0 005 s 时刻的波形图 则 图 11 1 波速多大 2 若 2T t2 t1 T 波速又为多大 3 若T t2 t1 并且波速为 3600 m s 则波向哪个方向传播 解析 1 若波沿x轴正方向传播 t2 t1 nT 得 T s T 4 0 02 4n 1 波速v 400 4n 1 m s n 0 1 2 T 若波沿x轴负方向传播 t2 t1 T nT 3 4 得 T s 0 02 4n 3 波速v 400 4n 3 m s n 0 1 2 T 2 若波沿x轴正方向传播 t2 t1 T T 0 004 s T 4 所以波速v 2000 m s T 若波沿x轴负方向传播 t2 t1 T T s 3T 4 0 02 7 所以速度v 2800 m s T 3 令v 400 4n 1 m s 3600 m s 得n 2 所以波速 3600 m s 符合沿x轴正方向传播的情况 若令v 400 4n 3 m s 3600 m s 则n不为整数值 所以波只能沿x轴正方向传播 答案 1 400 4n 1 m s n 0 1 2 400 4n 3 m s n 0 1 2 2 2000 m s 2800 m s 3 沿x轴正方向传播 15 有一种沙漠蝎子既没有眼睛 也没有耳朵 它捕食猎物靠的是一种地震仪式的本 用心 爱心 专心9 领 它