2025年大学物理（机械波）试题及答案

2025年大学物理（机械波）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于机械波的概念，下列说法正确的是（）A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B.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.相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同2.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处。从t=0时刻开始计时，当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。则（）A.波速为1m/sB.当t=15s时，质点P恰好位于波谷C.质点P的振动周期为6sD.当t=15s时，质点P恰好第二次到达波峰3.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.5s时刻的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s，则（）A.波速为6m/sB.质点振动的周期为2sC.在t=1s时，x=2m处的质点处于平衡位置D.在t=1.5s时，x=4m处的质点向y轴负方向运动4.一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是（）A.由波形图可知该波的波长B.由波形图可知该波的周期C.经1/4周期后质点P运动到Q点D.经1/4周期后质点R的速度变为零5.如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（）A.从图示时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置B.从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.4mC.若该波波源从O点沿x轴正方向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50HzD.若该波传播中遇到宽约3m的障碍物，能发生明显的衍射现象6.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知介质中质点P的平衡位置在x=1.5m处，质点Q的平衡位置在x=3m处。从t=0时刻开始计时，当t=1.25s时质点P刚好第3次到达波峰，则（）A.波速为1m/sB.质点Q的振动周期为0.5sC.当t=1.5s时，质点Q刚好第一次到达波峰D.当t=1.5s时，质点Q的加速度方向沿y轴正方向7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点。下列说法正确的是（）A.在t=T/4时刻，质点c的速度达到最大值B.在t=T/2时刻，质点d的加速度达到最大值C.从t=0时刻起，质点a比质点b先回到平衡位置D.从t=0时刻起，在一个周期内，a、b、c、d四个质点沿波传播方向移动的距离均为一个波长8.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.2s时刻的波形图。已知该波的周期T大于0.2s，则（）A.波速为5m/sB.质点振动的周期为0.4sC.在t=0.3s时，x=4m处的质点加速度方向沿y轴正方向D.在t=0.4s时，x=6m处的质点速度为零9.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点。下列说法正确的是（）A.在t=T/4时刻，质点a的速度方向与加速度方向相同B.在t=T/2时刻，质点b的速度方向与加速度方向相反C.从t=0时刻起，质点c比质点d先到达波峰D.从t=0时刻起，在一个周期内，a、b、c、d四个质点通过的路程均为一个波长10.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形图如图所示。已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点。下列说法正确的是（）A.在t=T/4时刻，质点a的位移为-5cmB.在t=T/2时刻，质点b的速度为零C.从t=0时刻起，质点c的振动方向始终沿y轴负方向D.从t=0时刻起，在一个周期内，a、b、c、d四个质点通过的路程均为10cm第II卷（非选择题，共70分）填空题（共20分）答题要求：本大题共5小题，每空2分。把答案填在题中的横线上。11.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，振幅为A。则质点P的振动方程为y=______________，从t=0时刻开始计时，质点P第一次到达波峰的时间为______________。12.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，质点P的平衡位置在x=1.5m处。从t=0时刻开始计时，当t=1.25s时质点P刚好第3次到达波峰，则该波的波速为______________m/s，质点P的振动方程为y=______________。13.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形图如图所示。已知该波的周期为T，振幅为A。则质点Q的振动方程为y=______________，从t=0时刻开始计时，质点Q第一次到达波谷的时间为______________。14.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，质点R的平衡位置在x=3m处。从t=0时刻开始计时，当t=1.5s时质点R刚好第2次到达波峰，则该波的波速为______________m/s，质点R的振动方程为y=______________。15.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形图如图所示。已知该波的周期为T，振幅为A。则质点S的振动方程为y=______________，从t=0时刻开始计时，质点S第一次回到平衡位置的时间为______________。解答题（共20分）答题要求：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。16.（10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。已知该波的周期为T，振幅为A。求：（1）质点P的振动方程；（2）从t=0时刻开始计时，质点P第一次到达波谷的时间。17.（10分）一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示。已知该波的周期为T，质点Q的平衡位置在x=2m处。从t=0时刻开始计时，当t=1s时质点Q刚好第2次到达波峰。求：（1）该波的波速；（2）质点Q的振动方程。实验题（共15分）答题要求：本大题共2小题，第18题7分，第19题8分。18.（7分）某同学利用单摆测量重力加速度。（1）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是（）A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大（2）如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆。实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆周期T'；最后用钢板刻度尺量出两标记点之间的距离l。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g=______________。19.（8分）某同学利用示波器观察一简谐横波的波形。（1）该同学调节示波器面板上的旋钮，看到了如图所示的波形。已知示波器显示屏的横向刻度每小格表示5.0×10^(-2)s，纵向刻度每小格表示5.0V。则这列波的周期T=______________s，波速v=______________m/s。（2）该同学继续调节示波器面板上的旋钮，使波形在显示屏上移动，当向左移动波形时，示波器面板上的“扫描微调”旋钮应向______________（填“左”或“右”）旋转；当屏上的波形稳定不动时，他读出此时“扫描范围”旋钮置于“10-100”挡，且“扫描微调”旋钮对应的刻度值为9.8，则这列波的周期T=______________s。论述题（共15分）答题要求：本大题共1小题。请根据题目要求，进行详细的论述和分析。20.（15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。已知该波的周期为T，振幅为A。请论述：（1）质点a、b、c、d的振动方向；（2）从t=0时刻开始计时，经过1/4周期，质点a、b、c、d的位置变化情况。答案：1.B2.A3.C4.A5.B6.D7.B8.C9.B10.C11.Asin(2πt/T)，T/412.1，Asin(2πt/T)13.Asin(2πt/T)，3T/414.2，Asin(2πt/T)15.Asin(2πt/T)，T/416.（1）y=Asin(2πt/T)（2）3T/4