高二年级物理单元测试卷机械振动与机械波

高二年级物理单元测试卷(机械振动与机械波)本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。共100分。考试时间90分钟。第Ⅰ卷（选择题部分42分）一选择题（每小题3分，共42分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上。全对得3分，对而不全得2分）1、光滑的水平面上放有质量分别为m和m21的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统能像一个整体一样地振动，系统的最大振幅是（C）A．kfB．kf2C．kf3D．kf42、一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则（B）A．此单摆的固有周期约为0.5sB．此单摆的摆长约为1mC．若摆长增大，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动3、某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asin4t，则质点（AD）A.第1s末与第3s末的位移相同B.第1s末与第3s末的速度相同C.3s末至5s末的位移方向都相同D.3s末至5s末的速度方向都相同4、某振动系统的固有频率为fo，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是（BD）A．当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B．当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f5、一弹簧振子做简谐运动，周期为T，下列说法正确的是．(D)A．若t时刻和(t+△t)时刻振子对平衡位置的位移大小相等，方向相同，则△t一定等于T的整数倍B．若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度大小相等，方向相反，则△t一定等于2T的整数倍C．若△t=4T，则t和(t+△t)两时刻，振子的位移大小之和一定等于振幅D．若△t＝2T，则在t时刻和(t+△t)时刻振子速度的大小一定相等6、用质量不计的弹簧把质量为3m的木板A与质量m的木板B连接。B板置于水平地面上，A处于静止如图所示。现用一个竖直向下的力F下压木板A，撤去F后，B板恰好被提离地面，则力F的大小是（B）A．7mgB．4mgC．3mgD．2mg7、水平弹簧振子做简谐运动，如图所示.若以水平向右为坐标的正方向，振子向左经过平衡位置O点时开始计时，则振子的加速度在一个周期内随时间变化的图象，以下各图中正确的是（B）8、如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A．B．C．D……为绳上等间隔的点，点间间隔为50cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上振动，经0．1s第一次达到最大位移，C点恰好开始振动，则绳子形成的向右传播的横波（CD）A．波长为2mB．周期为0．2sC．传播速度为10m/sD．A点从开始振动第一次到达最大负位移时，波刚好传到G点9、已知平面简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如a所示，t时刻的波形图线如图b所示，则t′=t+0.5s时刻的波形图线可能是（CD）ABCDEFGHIJKLMNO10、如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1=0、x2=12m处，质点P位于x轴上xp=4m处。t=0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T=0.ls，传播速度均为v=40m/s，波源S1和S2的振幅分别为A1=2cm和A2=lcm。则在t=0至t=0.3s内质点P通过的路程为（C）A．12cmB．16cmC．20cmD．28cm11、2011年03月11日,日本发生里氏9.0级地震,震动波及周边数县、市.地震时,震源上方某学校物理实验室里,师生们观察到单摆和竖直方向的弹簧振子,由地震波引起震动的时间差为5s.已知地震波中横波和纵波的传播速度分别为4km/s和9km/s则(C)A.单摆先开始振动,震源离实验室的距离为25kmB.单摆先开始振动,震源离实验室的距离为36kmC.弹簧振子先开始振动,震源离实验室的距离为36kmD.弹簧振子先开始振动,震源离实验室的距离为25km12、一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示,则(D)A.该波的振幅可能是20cmB.该波的波长可能是8.4mC.该波的波速可能是10.5m/sD.该波由a传播到b可能历时7s13、在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图(a)所示,一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形.则该波的(BC)A.周期为Δt,波长为8LB.B.周期为32Δt,波长为8LC.周期为32Δt,波速为12L/ΔtD.周期为Δt,波速为8L/Δt14、一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.80m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,如图所示,下列判断正确的()A.观察者接收到汽笛在A点发出声音的频率大于600HzB.观察者接收到汽笛在B点发出声音的频率等于600HzC.观察者接收到汽笛在C点发出声音的频率等于600HzD.观察者接收到汽笛在D点发出声音的频率小于600Hz第Ⅱ卷客观题部分（58分）二、填空与实验题(16分）15、某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中,已知单摆在摆动过程中的摆角小于5°;在测量单摆的周期时,从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间内为t;在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L,再用螺旋测微器测得摆球的直径为d(读数如图).(1)该单摆在摆动过程中的周期为.(2)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式=.(3)从图可知,摆球的直径为mm.(4)实验结束后,某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是下述原因中的.A.单摆的悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了B.把n次摆动的时间误记为(n+1)次摆动的时间C.以摆线长作为摆长来计算D.以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算答案(1)12nt(2)222)2()1(tdLnπ(3)5.980±0.002(4)BD16、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＝2πL＋hg得，T2＝4π2gL＋4π2gh，可知T2－L关系图象为a.(3)将T2＝0，L＝－30cm代入上式可得：h＝30cm＝0.3m将T2＝1.20，L＝0代入上式可求得：g＝π2＝9.86m/s2.【答案】(1)BD(2)a(3)0.39.86三、计算题．本题共4小题，共42分．解答应写出文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．17、弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动。从O点开始计时，振子第一次到达M点用了0.3s时间，又经过0.2s第二次通过M点，则振子第三次通过M点还要经过时间可能是多少？解析本题考查简谐运动的周期的概念，明确题目中的O点与M点间的位置关系及简谐运动的特点，便可找出结果了。如图所示，第一种可能：s4.0s22.03.02tt4T)(21即T=1.6s第三次通过M还要经过的时间s4.1s)3.028.0(1t22Tt3第二种可能：由图可得4T22t2Tt1即T=1.6s第三次通过M点还要经过的时间s31s66.13.022Tttt)(113。一列横波波速v＝40cm/s，在某一时刻的波形如图7-11所示，在这一时刻质点A振动的速度方向沿y轴正方向.求:图7-11(1)这列波的频率、周期和传播方向；(2)从这一时刻起在0.5s内质点B运动的路程和位移；(3)画出再经过0.75s时的波形图.解析:(1)从图中可得出波长λ＝8cm，这列波的频率和周期分别是,Hz5vf.s2.01fTA点此刻振动的速度方向向上，说明波沿x轴负方向传播.(2)质点B原来位于平衡位置，速度方向沿y轴负方向.0.5s即2.5个周期后质点又回到平衡位置，速度方向变为竖直向上.则B点在0.5s内的位移等于零.通过的路程为s＝2.5×4×0.1m＝1m.(3)波形如图中虚线所示.答案:(1)5Hz0.2s沿x轴负方向传播(2)1m0(3)略一列简谐波沿直线传播,A、B、C是直线上的三点,如图7-15所示,某时刻波传到B点,A刚好位于波谷,已知波长大于3m小于5m,AB=5m,周期T=0.1s,振幅A=5cm,再经过0.5s,C第一次到达波谷,则A、C相距多远?到此时为止,A点运动的路程为多大?图7-15解析:(1)若)41(m5nABm1420m415nn由于3m＜λ＜5m所以n=1,λ=4m,m/s40TvAC=vt+λ=24m若,)43(m5nAB34m20n此时无解.(2)A点运动路程.m25.24s1.045s5.0ATs答案:24m1.25m一列横波上有相距4m的A、B两点，波的传播方向是由A向B，波长大于2m，如图所示的是A、B两质点的振动图象，求这列波可能的波速．【解析】由振动图象得：质点振动周期T＝0.4sB点比A点晚振动的时间Δt＝nT＋34T(n＝1,2,3，……)所以A、B间的距离为Δs＝kλ＋34λ(k＝0,1,2,3，……)则波长为λ＝4Δs4k＋3＝164k＋3因为λ2m，所以k＝0,1当n＝0时，λ1＝163m，v1＝λT＝163×0.4m/s＝403m/s当n＝1时，λ2＝167m，v2＝λ2T＝167×0.4m/s＝407m/s【答案】403m/s或407m/s