2020高中物理 第1、2章 机械振动 机械波 7单元测试 鲁科版选修3-4

1、第1、2章机械振动机械波单元测试 (时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)1下列关于波的衍射的说法正确的是()A衍射是一切波特有的现象B对同列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，故A正确，C错误；发生明显衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能观察到明显的衍射现象，所以B正确；声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小与之比较较小，正是由于声波的波长较长，声波才容易发生明显的

2、衍射现象，即D正确答案：ABD2一列向x轴正方向传播的简谐横波在t0时的波形如图1所示，A、B、C分别是x0、x1 m和x2 m处的三个质点已知该波周期为4 s，则 ()A对质点A来说，在第1 s内回复力对它做正功B对质点A来说，在第1 s内回复力对它做负功C对质点B和C来说，在第1 s内回复力对它们做功相同D对质点B和C来说，在第1 s内回复力对它们做功不同解析：由波的传播方向向右可判断A、B、C三个质点的振动方向，四分之一周期内，A质点远离平衡位置，回复力做负功，动能转化为势能；B向下振动，C向上振动，回复力对B做正功，对C做负功答案：BD3一质点做简谐运动的图象如图2所示，下列说法正确的

3、是 ()图2A质点振动频率是4 HzB在10 s内质点经过的路程是20 cmC第4 s末质点的速度是零D在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同解析：根据振动图象可知：该简谐运动周期T4 s，所以频率f0.25 Hz，A错；10 s内质点通过路程x4A10A102 cm20 cm，B正确；第4 s末质点经过平衡位置，速度最大，C错；在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相反，D错答案：B4如图3所示，为一列简谐横波在某一时刻的波的图象，A、B、C是介质中的三个质点已知波是向x正方向传播的，波速为v20 m/s，下列说法中正确的是 ()A这列波的波长是10 mB质点A的

4、振幅为零C质点B此刻向y轴正方向运动D质点C再经过0.15 s通过平衡位置解析：由图可知，12 m，A错误；各质点的振幅均相同，均为0.4 cm，B错误；此波沿x轴正方向传播，由“上下坡法”可判定，B此刻向y轴正方向运动，C正确；由T0.6 s，经过t0.15 s，C点刚好经过平衡位置，D正确答案：CD5如图4所示为一在光滑的水平面上振动的弹簧振子的振动图象，弹簧的劲度系数为20 N/cm，在图中A点对应的时刻 ()A振子所受的弹力大小为0.5 N，方向指向x轴的负方向B振子的速度方向指向x轴的正方向C在04 s内振子做了1.75次全振动D在04 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0解

5、析：由图可知A在t轴上方，位移x0.25 cm，所以弹力Fkx5 N，即弹力大小为5 N，方向指向x轴负方向，选项A不正确；由图可知过A点作图线的切线，该切线与x轴的正方向的夹角小于90，切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，选项B正确由图可看出，t0、t4 s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在04 s内完成两次全振动，选项C错误；由于t0时刻和t4 s时刻振子都在最大位移处，所以在04 s内振子的位移为零，又由于振幅为0.50 cm，在04 s内振子完成了两次全振动，所以在这段时间内振子通过的路程为240.50cm4 cm，故选项D错误故答案为B. 答案：B6一频率为6

6、00 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.80 m的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图5所示，下列判断正确的是 ()A观察者接收到声源在A点发出声音的频率大于600 HzB观察者接收到声源在B点发出声音的频率等于600 HzC观察者接收到声源在C点发出声音的频率等于600 HzD观察者接收到声源在D点发出声音的频率小于600 Hz解析：在B、D两处波源与接收者之间的相对速度垂直于它们的连线，此时接收者接收到的频率等于声源发出的声音的频率，故B正确D错误；在A处波源与接收者连线上的相对运动是相互靠近，故观察者接收到的频率比波源发出的频率要高，故A

7、正确，同理C错误 答案：AB7内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都伴随有噪声，消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题如图6所示是干涉型消声器的结构及气流运行图有一列波长为的声波沿水平管道自左向右传播，当入射波到达a处时分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，若r|r2r1|，则r应该等于 ()A波长的整数倍B半波长的奇数倍C波长的奇数倍 D半波长的偶数倍解析：要使两列波在b处相遇且振动减弱，则r|r2r1|n(2n1)(n0、1、2)即半波长的奇数倍，故B对，A、C、D错答案：B8在一单摆装置中，摆动物体是个装满水的空心小球，球的正下方有一小孔，当摆开始以小角度摆

8、动时，让水从球中连续流出，直到流完为止，由此摆球的周期将()A逐渐增大 B逐渐减小C先增大后减小 D先减小后增大解析：单摆小角度摆动，做简谐运动的周期为T2，式中l为摆长，其值为悬点到摆动物体重心之间的距离，当小球装满水时，重心在球心，水流完后，重心也在球心，但水刚流出过程中重心要降低，因此，在水的整个流出过程中，重心位置先下降后上升，即摆长l先增大后减小，所以摆动周期将先增大后减小答案：C9如图7所示，均匀介质中振动情况完全相同的两波源S1、S2分别位于x12101m和x212101m处，t0时刻以频率为f10 Hz同时开始向上振动，振幅为A2 cm，波的传播速度为v4 m/s，P、M、Q三

9、质点的平衡位置离O点距离分别为OP0.2 m和OM0.5 m、OQ0.8 m则下列关于各质点运动情况判断正确的是 ()图7At0.1 s时刻质点Q开始沿y轴正方向运动B经t0.175 s，质点P通过的路程为14 cmCt0.275 s时刻，质点M的位移为4 cmDt0.35 s时刻，S1S2之间(不包括S1、S2点)振动位移为零的点共有三处解析：由vf，波长0.4 m，t0.1 s时刻，S1波正好传播到P点，S2波正好传播到Q点，则Q质点起振方向与波源S2起振方向相同，即沿y轴正方向运动，A对；t0.175 s时刻，两列波均传播到M点，P质点已经振动了0.075 s，即0.75个周期，处于波谷

10、位置，路程为3A6 cm，B错；t0.275 s时刻，M质点正好在两列波的传播下振动了一个周期，仍然处于平衡位置，位移为0，C错；t0.35 s时刻，两列波分别传播到彼此的波源处，此时两列波重合，振动位移为零的点(不包括S1、S2)有0、2、4、6、8、10这些质点，D错答案：A10一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其振幅为2 cm，波速为30 cm/s，在传播过程中，介质中相距30 cm的两质点a、b，某时刻均在x轴上方距离x轴1 cm的位置，此时两质点运动方向相反，如图8所示，则下列说法正确的是()A从此时刻起，经过1秒钟a质点运动到b位置处B此时a、b两质点加速度大小相等，方向相反Cb质点

11、可能比a质点先回到平衡位置Da质点速度最大时，b质点速度为0解析：波速v30 cm/s，波在1秒钟前进30 cm，但介质中各质点并不随波迁移，故A错误；此时刻a、b两质点位移相同，回复力的大小和方法均相同，因此加速度的大小、方向均相同，B错误；a和b两点的距离可能大于且小于，也可能小于且大于，因此，当a点在平衡位置，速度最大时，b质点一定不在波峰或波谷，因此D错误；当a、b间距大于且小于时，a向上运动，b向下运动，b质点比a质点先回到平衡位置，C正确答案：C二、实验与计算题(本题共4小题，共50分)11(10分)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请你判断是否恰当(填“是”或“否”)把

12、单摆从平衡位置拉开约5释放：_；在摆球经过最低点时启动秒表计时：_；用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期：_.(2)该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图9所示，该球的直径为_ mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随_的增大而增大数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4解析：(1)单摆在最大摆角不超过10时可看做是简谐运动摆球经过最低点时速度最大，滞留的时间最短，计时误差最小为减小测量周期

13、时的误差，应测单摆完成3050次全振动所用的时间来求出周期(2)螺旋测微器上的固定刻度读数为20.5 mm，可动部分的读数约为18.5，则测量结果为20.5 mm18.50.01 mm20.685 mm.分析表中数据可以看出，摆长不变时周期不变，摆长变化时周期才发生变化答案：(1)是是否20.685(20.68320.687)(2)摆长12(15分)一列简谐横波某时刻的波形图如图10甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图10乙所示图10(1)若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为多少？(2)若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸应满足什么

14、条件？(3)从该时刻起，再经过t0.4 s，P质点通过的路程和波传播的距离分别为多少？(4)若t0时振动刚刚传到A点，从该时刻起再经多长时间图甲中横坐标为45 m的质点(未画出)第二次位于波峰？解析：(1)由振动图象可以看出，此波的周期为0.8 s，所以频率为1.25 Hz.因为发生稳定干涉的条件是两列波的频率相等，所以另一列波的频率为1.25 Hz.(2)由波动图象可以看出，此波的波长为20 m，当障碍物的尺寸小于或等于20 m时能够发生明显的衍射现象(3)因为t0.4 s，所以质点P通过的路程为4 cm.在内波传播的距离为10 m.(4)由A点t0时刻向上振动知，波沿x轴正方向传播，波速v

15、 m/s25 m/s.x45 m处的质点第一次到达波峰的时间t1 s1 s此质点第二次位于波峰的时间tt1T1.8 s.答案：(1)1.25 Hz(2)小于或等于20 m(3)4 cm,10 m(4)1.8 s13(12分)一列横波在x轴上传播，t10和t20.005s时的波形，如图11所示的实线和虚线，求：(1)设周期大于(t2t1)，求波速；(2)设周期小于(t2t1)，并且波速为6000 m/s，求波的传播方向解析：当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长，当波传播的时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于波长，这时从波形的变化上看出的传播距离加上几个波长才是波实际传

16、播的距离(1)因tt2t1T，所以波传播的距离可以直接由图读出若波向右传播，则在0.005 s内传播了2 m，故波速为v m/s400 m/s.若波向左传播，则在0.005 s内传播了6 m，故波速为v m/s1200 m/s.(2)因tt2t1T，所以传播的距离大于一个波长，在t内传播的距离为：xvt60000.005 m30 mx30 m3，因此，波的传播方向沿x轴的负方向答案：见解析14(13分)质量为m的均匀方形木块在平静的水面上处于平衡状态，用力F向下压木块使之向下移动距离d，然后松开手，不计水的粘滞作用，木块做简谐运动(1)当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现经过0.5 s后木块第一次回到平衡位置已知d2 cm，取竖直向上为正方向，请将该同学观