廣西玉林市田家炳中學高三物理上學期單元測試試卷（機械振動和機械波）（含解析）.doc

廣西玉林市田家炳中學2015屆高三 上學期單元測試物理試卷（機械振動和機械波）一選擇題下面各題中至少有一個選項符合要求1如圖所示是用頻閃照相的方法拍攝到的一個彈簧振子的振動情況，甲圖是振子靜止在平衡位置時的照片，乙圖是振子被拉到左側距平衡位置20cm處放手后向右運動周期內的頻閃照片，已知頻閃的頻率為10hz，則下列說法正確的是( )a該振子振動的周期為1.6sb該振子振動的周期為1.2sc振子在該周期內做加速度逐漸減小的變加速運動d從圖乙可以看出再經(jīng)過0.2s振子將運動到平衡位置右側10cm處考點：簡諧運動的振幅、周期和頻率；簡諧運動的回復力和能量 分析：通過頻閃的頻率知道頻閃的周期，從而知道振子的振動周期簡諧運動具有時間的對稱性，平衡位置兩側對稱的點到平衡位置的時間是相等的解答：解：a、頻閃的頻率為f=10hz，則周期為t=0.1s，即相鄰兩次閃光的時間間隔t0=0.1s從乙圖可看個振動周期為0.3s，所以振子振動的周期為1.2s故a錯誤，b正確；c、該周期振子正在向平衡位置運動，回復力方向向右與運動方向相同，所以振子加速，又回復力逐漸減小，則加速度逐漸減小，故振子做加速度逐漸減小的變加速運動，c正確；d、個振動周期為0.3s，則結合數(shù)學三角函數(shù)知識知再過0.1s相當于sin（）=10cm，即振子向右運動到10cm處，0.2s在10cm右側，故d正確故選：bcd點評：解決本題的關鍵是知道簡諧運動的周期表示什么以及知道簡諧運動時間的對稱性2將一單擺向左拉至水平標志線上，從靜止釋放，當擺球運動到最低點時，擺線碰到障礙物，擺球繼續(xù)向右擺動用頻閃照相機拍到如圖所示的單擺運動過程的頻閃照片，以下說法正確的是( )a擺線碰到障礙物前后的擺長之比為9：4b擺線碰到障礙物前后的擺長之比為3：2c擺線經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑減小，擺線張力變大d擺線經(jīng)過最低點時，角速度變大，半徑減小，擺線張力不變大考點：單擺周期公式；簡諧運動的回復力和能量 專題：單擺問題分析：頻閃照片拍攝的時間間隔一定，根據(jù)間隔得出擺線與障礙物碰撞前后的周期之比，從而根據(jù)單擺的周期公式得出擺長之比擺線經(jīng)過最低點時，碰撞前后的線速度大小不變，半徑變化，根據(jù)牛頓第二定律判斷繩子張力的變化，以及通過v=r比較角速度的變化解答：解：a、頻閃照片拍攝的時間間隔一定，右圖可知，擺線與障礙物碰撞前后的周期之比為3：2，根據(jù)單擺的周期公式得，擺長之比為9：4故a正確，b錯誤c、擺線經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑變小，根據(jù)知，張力變大根據(jù)v=r，知角速度增大，故c正確，d錯誤故選ac點評：解決本題的關鍵掌握單擺的周期公式，以及知道擺線經(jīng)過最低點時與障礙物碰撞前后的線速度大小不變3某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅動力的作用下做受迫振動，驅動力的頻率為f，若驅動力的振幅保持不變，下列說法正確的是( )a當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f的增大而減小b當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f的減小而增大c該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0d該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f考點：自由振動和受迫振動；產生共振的條件及其應用 分析：受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，當系統(tǒng)的固有頻率等于驅動力的頻率時，系統(tǒng)達到共振，振幅達最大解答：解：a、當f=f0時，系統(tǒng)達到共振，振幅最大，故ff0時，隨f的增大，振幅振大，故a錯誤；b、當ff0時，隨f的減小，驅動力的頻率接近固有頻率，故該振動系統(tǒng)的振幅增大，故b正確；c、該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于驅動力的頻率，故c錯誤；d、系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，系統(tǒng)的振動頻率等于驅動力的頻率，故振動頻率等于f，故d正確；故選：bd點評：本題應明確受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，而當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體的振動最強烈4一個單擺做受迫振動，其共振曲線（振幅a與驅動力的頻率f的關系）如圖所示，則( )a此單擺的固有周期約為0.5sb此單擺的擺長約為1mc若擺長增大，單擺的固有頻率增大d若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動考點：產生共振的條件及其應用；自由振動和受迫振動 專題：單擺問題分析：由共振曲線可知，出現(xiàn)振幅最大，則固有頻率等于受迫振動的頻率解答：解：a、由圖可知，此單擺的振動頻率與固有頻率相等，則周期為2s故a錯誤；b、由圖可知，此單擺的振動頻率與固有頻率相等，則周期為2s由公式t=，可得l1m故b正確；c、若擺長增大，單擺的固有周期增大，則固有頻率減小故c錯誤；d、若擺長增大，則固有頻率減小，所以共振曲線的峰將向左移動故d錯誤；故選：b點評：受迫振動的頻率等于驅動力的頻率；當受迫振動中的固有頻率等于驅動力頻率時，出現(xiàn)共振現(xiàn)象5如圖所示，放在光滑水平面上彈簧振子，振子質量為m，振子以o為平衡位置，在b和c之間振動，設振子經(jīng)平衡位置時的速率為v，則它在由oboc的整個運動過程中，彈簧彈力對振子所做功的大小為 ( )a2mv2bmv2c3mv2dmv2考點：動能定理的應用 專題：簡諧運動專題分析：對運動過程進行分析，由動能定理可求得彈簧振子所做的功解答：解：在振子由oboc的整個過程分析可知，該過程中只有彈簧的彈力做功；則由動能定理可知：w=mv2故選：b點評：本題考查動能定理的應用，要注意明確ob和bc過程彈力做功相互抵消6一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖甲是t=3s時的波形圖，圖乙是波中某振動質點位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點）則圖乙可能是圖甲中哪個質點的振動圖線( )ax=0處的質點bx=1 m處的質點cx=2 m處的質點dx=3 m處的質點考點：波長、頻率和波速的關系；橫波的圖象 分析：由振動圖象2讀出t=3s時刻質點的運動狀態(tài)，在波動圖象1上找出相對應的質點解答：解：圖2上t=3s時質點經(jīng)平衡位置向上圖1上，t=3s時刻，只有x=2m處質點、x=4m處質點經(jīng)過平衡位置簡諧橫波沿x軸負方向傳播，根據(jù)波形平移法可知，x=2m處質點經(jīng)平衡位置向上，與圖2t=1s時刻質點的狀態(tài)相同故選：c點評：根據(jù)波的傳播方向判斷出質點的振動方向，由振動圖象讀出質點的振動方向都是應具有的基本能力7一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v=4m/s，已知距坐標原點x=0.8m處質點的震動圖象如圖所示，在下列4幅圖中能夠正確表示t=0.35s時的波形圖的是( )abcd考點：橫波的圖象；波長、頻率和波速的關系 專題：振動圖像與波動圖像專題分析：根據(jù)振動圖象判定出t=0.35s時坐標x=0.8m處質點的位置和振動方向，利用排除法即可完成該題解答：解：根據(jù)距坐標原點x=0.8m處質點的振動圖象可知：t=0.35s時該點在y軸負方向上且向上振動a、由圖知，簡諧橫波沿x軸正方向傳播，距坐標原點x=0.8m處的質點處在y軸負方向上且向下振動，故a正確；b、該質點處在y軸負方向上，正向上振動，故b錯誤；c、該質點處在波峰，故c錯誤；d、該質點處在y軸正方向上，正向下振動，故d錯誤故選：a點評：“排除法”是作圖象選擇題常用的方法本題要注意振動圖象和波動圖象的區(qū)別，并能把握它們之間的聯(lián)系8圖甲為一列簡諧橫波在t=0.7s時刻的波形圖，圖乙為質點p的振動圖象，則下列說法正確的是( )a波速v=20m/s，向右傳播b波速v=20m/s，向左傳播c從t=0.7s時刻開始，再經(jīng)0.15s，波向左傳播了3md從t=0.7s時刻開始，再經(jīng)0.15s，質點p向左運動了3m考點：波長、頻率和波速的關系；橫波的圖象 分析：由振動圖象讀出t=0.7s時刻p點的振動方向，判斷波的傳播方向由波動圖象讀出波長，由振動圖象讀出周期，可求出波速分析波動過程，根據(jù)時間與周期的關系，從而即可求解解答：解：a、由圖知：=4m，t=0.2s，則波速為：v=m/s=20m/s；由圖乙可知，在t=0.7s時刻，質點p的振動方向沿y軸正方向，根據(jù)上下坡法可知，波向左傳播，故a錯誤，b正確c、從t=0.7s時刻開始，再經(jīng)0.15s，波向左傳播的位移x=vt=200.15m=3m，故c正確；d、再經(jīng)0.15s，質點p完成，質點只會在平衡位置來回振動，不可能向左或向右運動故d錯誤故選：bc點評：波的圖象往往先判斷質點的振動方向和波的傳播方向間的關系同時，熟練要分析波動形成的過程，分析物理量的變化情況9質點以坐標原點o為中心位置在y軸上做簡諧運動，其振動圖象如圖所示，振動在介質中產生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1.0m/s.0.3s后，此質點立即停止運動，再經(jīng)過0.1s后的波形圖為( )abcd考點：簡諧運動的振動圖象 專題：簡諧運動專題分析：根據(jù)振動圖象t=0時刻質點的振動方向確定波傳播時各質點起振的方向由振動圖象讀出周期，求出波長，分析再經(jīng)過0.1s后，即總共經(jīng)過0.4s時波傳播的距離，確定波形圖解答：解：根據(jù)振動圖象得知，t=0時刻質點沿y軸正方向振動，則介質中各質點的起振方向均沿y軸正方向，與波最前頭的質點振動方向由振動圖象讀出周期t=0.4s，波長=vt=0.4m，則再經(jīng)過0.1s后，即0.4s后波總共傳播的距離為=0.4m故選c點評：本題要抓住質點的振動與波動之間關系的理解基本題10一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖1所示，圖中p、q兩質點的橫坐標分別為x=1.5m和x=4.5mp點的振動圖象如圖2所示在下列四幅圖中，q點的振動圖象可能是( )abcd考點：橫波的圖象；波長、頻率和波速的關系 專題：壓軸題；振動圖像與波動圖像專題分析：由題，根據(jù)pq橫坐標之間的距離為3m，可知pq間的距離是波長的倍，結合波形可判斷：波若向左傳播，p點處于波峰時，q在平衡位置向上振動；若波向右傳播，p點處于波谷時，q在平衡位置向上振動解答：解：pq橫坐標之間的距離為3m，是波長的倍a、此振動圖象與q點的振動圖象相同，說明p、q是同相點，它們平衡位置之間的距離應波長的整數(shù)倍，與題設條件不符故a錯誤b、波若向右傳播，t=0時刻，p在平衡位置向上振動時，q點處于波峰，與t=0時圖b中質點的振動情況相符故b正確c、若波向左傳播，t=0時刻，p在平衡位置向上振動時，q點處于波谷，與t=0時圖c中質點的振動情況相符故c正確d、此振動圖象與q點的振動圖象反相，兩者平衡位置之間距離等于半個波長奇數(shù)倍，與題設條件不符故d錯誤故選bc點評：本題的解題關鍵是掌握波動和振動的之間關系，要結合波形進行分析對于振動圖象往往抓住同一時刻進行比較，比如t=0時刻，分析兩個質點的狀態(tài)11一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向的播處x1=1m和x2=2m的兩質點a、b的振動圖象如圖所示由此可知( )a波長為mb波速為1m/sc3s末a、b兩質點的位移相同d1s末a點的振動速度大于b點的振動考點：波長、頻率和波速的關系；波的形成和傳播；橫波的圖象 專題：壓軸題；振動圖像與波動圖像專題分析：由振動圖象可得出周期，在圖象上的同一時刻可知兩點相距的距離與波長的關系，則可求得可能的波長；由波長、頻率及波速的關系可得出波速的值解答：解：a、x=x2x1=1m，由于波沿x正方向傳播，所以a先振動，又由于波長大于1m，所以，故a正確；b、波速，b錯誤；c、由振動圖象知，在3s末，a、b兩質點的位移不相同，c錯誤；d、由振動圖象可知，1s末a點速度為零，b點速度最大，d錯誤故選a點評：本題重點在于明確振動圖象的性質，并能從振動圖象中找出兩點在空間上的距離12內燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲干涉型消聲器可以削弱這種噪聲，其結構及氣流運行如圖所示氣流產生的波長為的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程后，在b處相遇而發(fā)生干涉，若r=r1r2，為達到削弱噪聲的目的，則r等于( )a波長的整數(shù)倍b波長的奇數(shù)倍c半波長的偶數(shù)倍d半波長的奇數(shù)倍考點：波長、頻率和波速的關系；橫波的圖象 分析：由波的干涉特點可知：當某點到波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍時，此點的振動減弱解答：解：a、b、根據(jù)干涉特點知，兩相干波源的距離差為波長的整數(shù)倍時，此點為振動增強點，而消除噪聲不能加強，故ab均錯誤；c、d、距離差為半波長的奇數(shù)倍時，此點為振動減弱點，本題為消除噪聲，要減弱聲音，所以c錯誤，d正確；故選：d點評：本題是科學技術在現(xiàn)代生產生活中的應用，是2015屆高考考查的熱點；關鍵是記住干涉的條件二、解答題13某同學用實驗的方法探究影響單擺周期的因素他組裝單擺時，在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，如圖1所示這樣做的目的是ac（填字母代號）a保證擺動過程中擺長不變b可使周期測量得更加準確c需要改變擺長時便于調節(jié)d保證擺球在同一豎直平面內擺動他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最低端的長度l=0.9990m，再用游標卡尺測量擺球直徑，結果如圖2所示，則該擺球的直徑為12.1mm，單擺擺長為0.99295m如圖振動圖象真實地描述了對擺長為1m的單擺進行周期測量的四種操作過程，圖中橫坐標原點表示計時開始，a、b、c均為30次全振動的圖象，已知sin5=0.087，sin15=0.26，這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是a（填字母代號）考點：用單擺測定重力加速度 專題：實驗題；單擺問題分析：當擺角小于等于5時，我們認為小球做單擺運動，游標卡尺的示數(shù)等于主尺示數(shù)與游標尺示數(shù)之和；擺長為懸點到球心的距離；對于測量誤差可根據(jù)實驗原理進行分析；解答：解：（1）在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，是為了防止動過程中擺長發(fā)生變化，如果需要改變擺長來探究擺長與周期關系時，方便調節(jié)擺長，故ac正確，故選ac（2）游標卡尺示數(shù)為：d=12mm+10.1mm=12.1mm；單擺擺長為l=l=0.9990m0.00605m=0.99295m（3）當擺角小于等于5時，我們認為小球做單擺運動，所以振幅約為：10.087m=8.7cm，當小球擺到最低點開始計時，誤差較小，測量周期時要讓小球做3050次全振動，求平均值，所以a合乎實驗要求且誤差最小故選a故答案為：ac12.10.99295a點評：掌握單擺的周期公式，從而求解加速度，擺長、周期等物理量之間的關系單擺的周期采用累積法測量可減小誤差對于測量誤差可根據(jù)實驗原理進行分析14一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形如圖所示，介質中質點p、q分別位于x=2m、x=4m處從t=0時刻開始計時，當t=15s時質點q剛好第4次到達波峰求波速寫出質點p做簡諧運動的表達式（不要求推導過程）考點：波長、頻率和波速的關系 專題：壓軸題；振動圖像與波動圖像專題分析：（1）根據(jù)波形圖得到波長；從t=0時刻開始計時，當t=15s時質點q剛好第4次到達波峰，判斷出周期；然后根據(jù)計算波速；（2）根據(jù)波形圖得到振幅a，然后根據(jù)公式y(tǒng)=asint列式求解解答：解：根據(jù)波形圖得到波長=4m；t=0時刻，質點q正向下運動；從t=0時刻開始計時，當t=15s時質點q剛好第4次到達波峰，故有3t+=t解得t=故波速為；t=0時刻，質點p正在向上運動，振幅為：a=0.2m；角頻率為：=rad/s故質點p做簡諧運動的表達式為：y=0.2sin m；答：