2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-4讲义：第2章机械波 单元检测一

1、学必求其心得，业必贵于专精单元检测一(时间:90分钟满分：100分）一、选择题(本题共10小题,每小题4分，共40分）1在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系已知单摆摆长为l,引力常量为g，地球质量为m，摆球到地心的距离为r,则单摆振动周期t与距离r的关系式为（)at2r bt2rct dt2l答案b解析考虑单摆的周期公式与万有引力定律根据单摆周期公式t2和gmgr2可得t2 2r ，故选项b正确2.在均匀介质中，一

2、列沿x轴正向传播的横波，其波源o在第一个周期内的振动图像如图1所示，则该波在第一个周期末的波形图是()图1答案d3（多选）关于机械波的概念，下列说法中正确的是(）a相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图像相同b质点振动的方向总是垂直于波传播的方向c任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长d简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等答案ad解析由机械波空间周期性可知，相隔一个周期两时刻，波的图像相同，a正确对于横波,质点的振动方向和波的传播方向垂直，而纵波中质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上，b错质点的振动状态经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长，而不是质点本

3、身沿波的传播方向移动一个波长,c错绳上相距半个波长的两质点位移总是大小相等、方向相反，d正确4下列物理现象：（1）在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；（3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高这些物理现象分别属于波的（)a反射、衍射、干涉、多普勒效应b折射、衍射、多普勒效应、干涉c反射、折射、干涉、多普勒效应d衍射、折射、干涉、多普勒效应答案a解析在春天里一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声波的反射;“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的

4、干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应5平衡位置处于坐标原点的波源s在y轴上振动，产生频率为50 hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s.平衡位置在x轴上的p、q两个质点随波源振动着，p、q的x轴坐标分别为xp3。5 m、xq3 m当s位移为负且向y方向运动时,p、q两质点的（）a位移方向相同、速度方向相反b位移方向相同、速度方向相同c位移方向相反、速度方向相反d位移方向相反、速度方向相同答案d解析由题意可知，此波的波长为 m2 m，xp3.5 m，当波源位移为负且向y方向运动时,p质点位移为负，速度沿y方向；xq3 m,故q质

5、点位移为正，速度沿y方向，故d正确6在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝,已知窄缝的宽度为0.5 cm,所用水波的波长为5 cm,则如图所示的衍射图样中正确的是(）答案c解析窄缝宽度0。5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件,且水波是以水中“某点”为中心等间距的弧线，故只有选项c正确7已知一列波某时刻的波的图像和其上一点的振动图像，如图2所示，则有（）图2a甲图是振动图像，波速为2104 m/sb甲图是波的图像,波速为2102 m/sc乙图是波的图像,波速为5102 m/sd乙图是振动图像，波速为5103 m/s答案d解析由图像特点可知：甲图为波的图像，波长10 m，乙图为振动

6、图像，周期t2103 s，则波速v5103 m/s，d正确8（多选)如图3所示，表示两列同频率相干水波在t0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为0.4 m，e点是b、d连线和a、c连线的交点，下列说法正确的是（）图3aa、c两点是振动的减弱点be点是振动加强点cb、d两点在该时刻的竖直高度差为4 cmdt0.05 s时,e点离平衡位置的位移大小为2 cm答案ab解析题图中b、d均为振动加强的点，e位于b、d的连线上，故也是振动加强点,而a、c两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点题图中所示时刻，b点偏离平衡位置4 cm，而d点偏离平

7、衡位置4 cm，故二者竖直高度差为8 cm，再过0。05 s,两列波的波峰恰在e点相遇，故e点偏离平衡位置的距离将达到4 cm。9如图4所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，当q点在t0时刻的振动状态传到p点时，则（）图4a1 cmx3 cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动bq处的质点此时的加速度沿y轴的正方向cq处的质点此时正在波峰位置dq处的质点此时运动到p处答案b解析由波沿x轴负方向传播知,当q点在t0时的振动状态传到p点时，波形如图中虚线所示，所以此时1 cmx2 cm范围内的质点正在向y轴正方向运动，因此选项a错误；q处质点此时正在波谷位置,加速度沿y轴的正方向，

8、故选项b正确，选项c错误；波传播的是振动的形式和能量，质点并不随波迁移，故选项d错误10如图5所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.2 s时刻的波形图该波的波速为0。8 m/s，则下列说法正确的是（)图5a这列波的波长是14 cmb这列波的周期是0.5 sc这列波可能是沿x轴正方向传播的dt0时,x4 cm处的质点速度沿y轴负方向答案d解析由波形图读出波长，利用波速求解周期，根据传播时间求出可能的传播距离，或者将时间与周期相比较，就可以判断传播方向由题图知该波的波长12 cm,故a项错误由v，得t s1。5101 s，故b项错误因，故该波沿x轴负方向传播，

9、所以c项错误由波沿x轴负方向传播可判定t0时刻，x4 cm处质点的振动方向沿y轴负方向,故d项正确二、实验题（本题共2小题，共16分）11（9分）（1)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(选填“是”或“否”）把单摆从平衡位置拉开约5释放：_；在摆球经过最低点时启动停表计时：_；用停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下表用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图6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_的增大而增大图6数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22。02999.3

10、16。52。03799.232。21。84799。216。51.85501。132。21。46501.116。51。4答案(1)是是否(2)20.685（20.68320。687)摆长解析(1)单摆在摆角不超过5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，计时误差最小为了减小测量周期时的误差，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，摆长变短时周期变短12（7分)某同学在做“用单摆测定重

11、力加速度”的实验时，测量了5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长l/m0。500 00。800 00.900 01。000 01。200 0周期t/s1。421。791。902。002.20t2/s22.023.203.614.004。84(1)以摆长为横坐标，周期的平方为纵坐标，根据以上数据在图7中画出t2l的图线图7（2）求出此图线的斜率（3)由此图线求出重力加速度答案见解析解析(1)建立t2l坐标系，根据表中数据选取适当标度，然后描点、作图，如图所示（2）由图线知，直线斜率k4.03。（3)由周期公式t2可得t2l因此直线斜率k，即g m/s29.79 m/s2。三、计算题

12、(本题共4小题，共44分）13(10分）如图8所示，两个完全相同的弹性小球a、b(两球碰后速度交换)，分别挂在长为l和l/4的细线上,重心在同一水平面上,相互恰好接触把b球向右拉开一个不大的距离(摆角小于5）后自由释放，经多长时间两球发生第10次碰撞?图8答案 解析a球的振动周期：ta2b球的振动周期：tba、b球组成的系统的振动周期为：t每个周期两球碰撞2次,故把b球自由释放后，发生第10次碰撞时，是第五个周期内，a球向左运动返回后碰b球的时刻故t5ttb.14（12分)如图9所示的弹簧振子在光滑水平面上以振幅a做简谐运动，质量为m的滑块上面放质量为m的砝码，砝码随滑块一起做简谐运动,已知弹

13、簧的劲度系数为k，试求：图9（1）使砝码随滑块一起振动的回复力是什么力？它跟位移成正比的比例常数k等于多少?(2）当滑块运动到振幅一半位置时,砝码所受的回复力有多大？方向如何?(3）当砝码与滑块的动摩擦因数为时,则要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为多大?答案（1)静摩擦力,k（2)，指向平衡位置（3)g解析（1）由题意可知，砝码在水平方向上只受到静摩擦力因此使砝码随滑块一起振动的回复力是由静摩擦力提供的由kx(mm）a和kxma，所以k。（2）fmam回复力的方向总是指向平衡位置(3)由mgm，所以ag。15(10分)如图10为一列简谐波在t10时刻的图像此时波中质点m的运动方向沿y轴负

14、方向，且在t20.55 s时刻质点m恰好第3次到达y轴正方向最大位移处试求：图10(1）此波沿什么方向传播？(2）波速是多大?（3）从t10至t31。2 s，波中质点n走过的路程和相对于平衡位置的位移分别是多少？答案（1）此波向左传播(2)2 m/s（3）120 cm2.5 cm解析(1）质点m的运动方向沿y轴负方向，根据带动法知波向左传播(2）由题图知0.4 m；图中m质点向下运动，经过2t恰好第3次到达y轴正方向最大位移处，t20。55 s（20.75）t，得t0。2 s，所以v2 m/s.（3）从t10至t31。2 s，经过时间为t1。2 s6t，质点n走过的路程为s64a120 cm，

15、n还在图示位置,所以位移y2.5 cm.16（12分）已知t1时刻简谐波的波形如图11中实线所示，在t2时刻该波的波形如图中虚线所示t2t10。02 s求：图11(1）该波可能的传播速度(2）若已知tt2t12t，且图中p质点在t1时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速(3)若0.01 st0.02 s，且从t1时刻起，图中q质点比r质点先回到平衡位置，求可能的波速答案（1）见解析(2)500 m/s(3)400 m/s解析（1)如果这列简谐横波是向右传播的,在t2t1内波形向右匀速传播了（n），所以可能的波速v（n）/(t2t1）100（3n1) m/s(n0，1，2,）；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v100(3n2) m/s(n0,1,2,)（2）p质点速度向上，说明波向左传播