高中物理选修3-4-简谐运动-机械波

试卷第1页，总6页高二选修3-4简谐运动机械波测试姓名：___________分数：___________一、选择题（题型注释）1．位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波，如图所示．若在两种介质中频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则________．A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v22．关于波长，下列说法中正确的是()．A．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长B．两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长C．一个周期内介质质点通过的路程是一个波长D．两个相邻的波峰间的距离是一个波长3．做简谐振动的单摆摆长不变，把摆球质量增加为原来的4倍，使摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的21倍，则单摆振动的A.周期、振幅都不变B.周期不变、振幅减小C.周期改变、振幅不变D.周期、振幅都改变4．一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是A．1t时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B．2t时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C．3t时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小D．4t时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大5．〔5分）如图所示，一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s，时的波形图，波的周期T0.6s；，则。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错l个扣3分，最低得分为0分）A.波的周期为2.4sB.波速为10m/sC.在t=0.9s时．P点沿y轴正方向运动D.从t=0.6s起的0.4s内，P点经过的路程为0.4mE.在t=0.5s时，Q点到达波峰位置试卷第2页，总6页6．如图所示为一列简谐横波的图像，波速为0.2m/s，以下结论正确的是：A.振源振动的频率为0.4HzB.若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴正方向传播C.图示时刻质点a、b、c所受回复力大小之比为2∶1∶3D.经过0.5s质点a、b、c通过的路程为75cm7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，设t=0时刻波传播到x轴上的B质点，波形如图所示。从图示位置开始，A质点在t=0.6s时第二次出现在波峰位置，则下列说法正确的是A、该简谐横波的周期为0.3sB、该简写横波的波速等于5m/sC、t=0.6s时，质点C在平衡位置处且向上运动D、经t=1.2s，该波传播到x轴上的质点DE、当质点E第一次出现在波峰位置时，质点B恰好出现在波谷位置8．细长轻绳下端栓一小球构成单摆，在悬挂点正下方二分之一摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示．现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速地释放．对于以后的运动，下列说法中正确的是（）9．如图所示，长为L1的橡皮条与长为L2的细绳的一端都固定在O点，另一端分别系两球A和B，A和B的质量相等，现将两绳都拉至水平位置，由静止释放放，摆至最低点时，橡皮条和细绳长度恰好相等，若不计橡皮条和细绳的质量，两球经最低点速度相比A．A球大B．B球大C．两球一样大D．条件不足，无法比较A．单摆往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B．摆球在左右两侧上升的最大高度一样C．摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D．摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍试卷第3页，总6页10．在张紧的绳子上挂了a、b、c、d四个单摆，摆长关系为Lc＞Lb=Ld＞La，如图所示，先让d摆动起来（摆角不超过5°，已知重力加速度为g），则下列说法正确的是A．b摆发生振动其余摆均不动B．所有的摆均以2dLg的周期振动C．所有的摆均以相同摆角振动D．a、b、c中b摆振动幅度最大11．如图所示，在平面xOy内有一沿轴x正方向传播的简谐横波，波速为3．0m/s，频率为2．5Hz，A、B两点位于x轴上，相距0．90m。分别以A、B为平衡位置的两个质元在振动过程中，取A点的质元位于波峰时为t=0，对于B点的质元来说（）A．t=0时，加速度最大B．t=0．1s时，速度为零C．t=0．2s时，速度方向沿y轴负方向D．t=0．3s时，位于波谷12．如图所示，波源S从平衡位置开始上、下（沿y轴方向）振动，产生的简谐横波向右传播，经过0.1s后，沿波的传播方向上距S为2m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图象，如图所示．则下列说法中正确的是（）A．波源S最初是向上振动的B．该简谐波的波速为20m/sC．该波的波长为84n＋1m（n＝0,1,2，…）D．该波通过宽度约为1m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象13．一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则（）A．此单摆的固有周期约为0.5sB．此单摆的摆长约为2mC．若摆长减小，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动试卷第4页，总6页三、填空题（题型注释）14．如图所示，半径是0.2m的圆弧状光滑轨道置于竖直面内并固定在地面上，轨道的最低点为B，在轨道的A点（弧AB所对圆心角小于5°）和弧形轨道的圆心O两处各有一个静止的小球Ⅰ和Ⅱ，若将它们同时无初速释放，先到达B点的是________球15．物理课外小组研究用“单摆测重力加速度”的实验，他们依照实验直接测量的物理量应为：，，，计算g的公式应为：。16．一列横波在某时刻的波动图像如图所示，从此时开始d质点比e质点早0.1s到达波谷。求：（1）波的传播方向和波速大小；（2）1.0s内b质点通过的路程。17．P、Q是一列简谐横波中的两质点，已知P离振源较近，P、Q两点的平衡位置相距15m（小于一个波长），各自的振动图象如图所示。此列波的波速为m/s。18．一列简谐横波从左向右以v=2m/s的速度传播，某时刻的波形如图所示，下列说法正确的是_____。(填正确答案标号，全部选对得5分，部分选对得2分，错选得0分)A．A质点再经过一个周期T将传播到D点B．B点再经过1T8回到平衡位置C．该波的周期T=0.05sD．C点再经过3T4将到达波峰的位置y/cm1350x/m-55abcdef试卷第5页，总6页五、计算题（题型注释）19．一列简谐横波沿x轴双向传播，波源位于原点O，振动方程为y=4sinπt（cm），两质点P、Q分别位于x1=-6m和x2=2m处，波源振动后右侧某时刻波形如图所示，求：①从波源起振后到质点P到达波谷的所有可能时间；②从波刚传到质点Q开始，当Q通过的路程为44cm时，质点P通过的路程是多少？20．一列横波在t=0时刻的波形如图8中实线所示。在t=0.2s时刻的波形如图中虚线所示。若此波的周期大于0.2秒，求(1)该波的波长是多少?(2)若该波向右传播，波速是多大?(3)若该波向左传播，波速是多大?21．如图所示，均匀介质中两波源1S、2S分别位于x轴上10x、214mx处，质点P位于x轴上4pmx处，0t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0.1Ts，传播速度均为40/vms，波源1S、2S的振幅均为2Acm，则：①经过多长时间，由波源1S发出的波到达P点？②从0t至0.35ts内质点P通过的路程多少？试卷第6页，总6页22．如图为某波源的振动图像，右图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波动图的O点表示波源，问：（1）这列波的波速多大？（2）若波向右传播，当波动图中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过了多少路程？本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。答案第1页，总6页参考答案1．C【解析】试题分析：从图中可得121.53L，又因为是同一个波源的产生的波，所以两列波的频率相同，即12ff＝，根据公式vf可得122vv＝，故C正确考点：考查了波长，波速和频率的关系2．ABD【解析】由波长的定义可知，A、B、D正确．3．B【解析】根据单摆周期公式gLT2可知周期只与摆长和重力加速度有关，周期不变，振幅与平衡位置的速度大小有关，B对；4．CD【解析】试题分析：单摆做小角度摆动时符合简谐运动的特点，t1时刻摆球在位移最大处，回复力最大，加速度最大，速度为零，所以A项错误；t2时刻摆球的位移为零，回复力为零，加速度为零，速度达到最大，所以B项错误；t3时刻摆球在位移最大处，速度为零，向心力为零，对小球受力分析，重力的切向分力提供回复力，悬线的拉力等于重力的径向分力，此时拉力最小，所以C项正确；t4时刻摆球位移为零，回复力为零，加速度为零，速度最大，向心力最大，摆球运动到悬点的正下方，悬线的拉力减去竖直向下的重力的合力提供向心力，悬线拉力最大，所以D项正确。考点：本题考查了单摆的简谐运动的特点5．BDE【解析】试题分析：从实线波形图到虚线波形图需要经历34N个周期，而周期大于0.6s，可知30.6s0.8s4TT，，故A错误。波速10m/sTv，故B正确。0.9st的波形图和0.1st的波形图相同，P点沿y轴负方向运动，故C错误。经过0.4s，P完成半个周期的振动，经过的路程为20.4mA，故D正确。经过0.5st，波形向x轴负方向平移5m，Q点到达波峰位置，故E正确。考点：【名师点睛】本题考查了机械波的传播规律及波形图的问题，解题时运用波形的平移法分析时间与周期的关系，得到周期，然后求解波速等基本参量；解题的关键是注意机械波传播的波形的重复性；此题难度中等.6．C【解析】本题考查的是对波的图像的理解问题。由图像可知：此波的波长是8cm，题目中给出0.2/ms，由vf，可知；2.5fHz，A错误；.若质点a比质点b先回到平衡位置，则波源在左边，则波沿x轴负方向传播，B错误；.由FKx可知图示时刻质点a、b、c所受回复力大小之比为2∶1∶3，C正确；.2.5fHz，则0.4Ts，所以经本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。答案第2页，总6页过0.5s质点a、b、c通过的路程分别为70cm、75cm、75cm.，D选项错误。7．BCE【解析】试题分析：A质点在t=0时刻位于波谷，需要经过2T第一次到达波峰，经过32T，第二次到达波峰，所以有30.62Ts，解得0.4Ts，从图中可知波长为2m，所以波速5/vmsT，A错误B正确；从t=0时刻开始，需要经过10.25tss到达C点，所以0.6ts时C正好振动了一个周期，所以与t=0.2s时的振动情况完全一致，即通过平衡位置向上振动，C正确；从0t时刻开始，需要经过20.45tss到达D点，D错误；33322DExm，两者之间的距离为半波长的奇数倍，所以两点为反相点，即振动步调完全相反，所以当质点E第一次出现在波峰位置时，质点B恰好出现在波谷位置，E正确；考点：考查了横波图像，波长、波速以及频率的关系【名师点睛】在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时，走坡法是一种重要的方法，即下坡路上，上坡路下，简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，当两个质点相隔波长的整数倍时，则这两个点为同相点，即振动步调相同，如果两个质点相隔半波长的奇数倍时，两个点为反相点，即振动步调相反8．AB【解析】试题分析：无钉子时，单摆的周期2LTg，有钉子后，在半个周期内绕悬挂点摆动，半个周期内绕钉子摆动，周期2LLTgg，故A正确；根据机械能守恒定律，左右两侧上升的高度相同．有钉子子时走过的弧长小于无钉子走过的弧长，摆角不是2倍关系；故AB正确．考点：考查了单摆周期【名师点睛】无钉子时，单摆的周期2LTg，有钉子后，在半个周期内绕悬挂点摆动，半个周期内绕钉子摆动，周期2LLTgg．根据机械能守恒定律，比较上升的高度．通过几何关系比较弧长和摆角．【答案】B【解析】试题分析：对A球，重力势能的减小量等于动能的增加量和弹性势能的增加量，根据能量守本卷由系统自动生成，