2022高考物理机械振动机械波单元综合测试新课标

单元综合测试十二机械振动机械波本试卷分第Ⅰ卷选择题和第Ⅱ卷非选择题两部分，试卷满分为100分．考试时间为90分钟．第Ⅰ卷选择题，共40分一、选择题本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内1．一弹簧振子做简谐振动，周期为T，则A．若t时刻和t＋Δt时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍B．若t时刻和t＋Δt时刻振子运动的速度的大小相等、方向相反，则Δt一定等于T/2的整数倍C．若Δt＝T，则在t时刻和t＋Δt时刻振子运动的加快度一定相等D．若Δt＝T/2，则在t时刻和t＋Δt时刻弹簧的长度一定相等图1解析：本题若用图象来解决将更直观、方便．设弹簧振子的振动图象如图1所示．B、C两点的位移大小相等、方向相同，但B、C两点的时间间隔Δt≠T，A错误；B、C两点的速度大小相等、方向相反，但

Δt≠T/2，B错误；

A、D两点间的位移大小和方向均相等，又是相邻的两点，所以

A、D两点的时间间隔

Δt＝T，A、D两点的位移大小和方向均相等，所以

A、D两点的加快度一定相等，

C正确；A、C两点的时间间隔

Δt＝T/2，A点与

C点位移大小相等、方向相反，在

A点弹簧是伸长的，在

C点弹簧是压缩的，所以在

A、C两点弹簧的形变量大小相同，而弹簧的长度不相等，D错误．答案：C2．把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，筛子自由振动时，达成20次全振动用15，在某电压下，电动偏心轮转速是88r/min，已知增大电动偏心轮的电压，能够使其转速提高；增加筛子质量，能够增大筛子的固有周期．要使筛子振幅增大，下列做法中正确的有①降低输入电压②提高输入电压③增加筛子质量④减小筛子质量A．①③

B．①④C．②③

D．②④解析：增大振幅，应使驱动力的频次与筛子的固有频次靠近，最好相等．由题意知驱动力周期：

T驱＝错误!

＝错误!

，筛子的固有周期：

T固＝错误!

，T驱＜T固．办法：能够减小

T固，即减小筛子质量，也能够增加T驱，即减小转速，降低电压．故①、④正确．答案：B3．如图

2a

是演示简谐运动图象的装置，当盛沙漏斗下面的薄木板

N被匀速拉出时，摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系，板上的直线OO′代表时间轴．图

2b

是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线，若

N1和

N2板拉动的速度v1和

v2的关系为

v2＝2v1，则板

N1、N2上曲线所代表的振动周期

T1和

T2的关系为图2A．T2＝T1B．T2＝2T1C．T2＝4T1D．T2＝错误!T1解析：图a是课本中演示单摆振动图线的实验装置图，由图b图线中能够看出，板N1、N拉动的距离相同，拉N板和拉N板所用的时间为t和t，则＝vt＝vt，因为v＝2v，所21212112221以t2＝1/2由图b知，t1＝1，2＝22代入得22＝错误!，即2＝错误!故正确选项为DtTtTTT答案：D图34．如图3所示，沿轴正方向流传的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/，下列说法中正确的选项是A．从图示时刻开始，经过质点a经过的行程为0.4mB．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡地点C．若此波碰到另一列波并产生稳定的干预条纹，则另一列波的频次为50HD．若该波在流传中碰到宽约3.999m的障碍物能发生显然的衍射现象解析：由题图可判断出λ＝4m．T＝λ/v＝，经过质点a经过的行程为2个振幅即m．故选项

A是正确的．质点

b先向下振动，再向上振动，而质点

a

直接向下振动，所以质点

b比质点

a后到平衡地点，应选项

B是错误的．若此波碰到另一列波并产生稳定的干预条纹，则它们的频次必相等，为

50H，应选项

C是正确的．宽度

m与λ＝4m相差不多，所以能发生显然的衍射现象，应选项

D是正确的．答案：ACD5．如图4所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示．则下列说法中正确的选项是图4A．两列波在相遇地区发生干预B．两列波在相遇地区内发生叠加C．此时各点的位移是：A＝0，B＝－2A，C＝2AD．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强解析：两列波发生干预的条件是：频次相同，相差恒定．从图上可知λ1＝2λ2，则2f1＝f2，这两列波不是相干波，故不能产生干预现象．两列机械波在相遇地区发生叠加，这是波的基本特点之一．其结果是：任何一个质点的总位移，都等于这两列波惹起的位移的矢量和．所以B、C选项正确．由于频次不同，叠加情况会发生变化．如C处此时两波峰相遇，但经错误!，S2在C处是波谷，S1则不是，故C处不能始终加强，D错．答案：BC6．2022·重庆高考同一音叉发出的声波同时在水和空气中流传，某时刻的波形曲线见图5，以下说法正确的选项是图5A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频次较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频次较高，a是空气中声波的波形曲线解析：本题考察波在不同的介质中流传时波长、频次和波速之间的关系，以及波的图象等知识，意在考察考生对机械波的掌握情况．因声波的波速在水中较空气中快，而波的频次等于振源的振动频次，则声波在水和空气中流传的频次相同，再由v＝λf知，声波在水中传播的波长长．答案：A7．2022·浙江高考一列波长大于

1m

的横波沿着轴正方向流传，处在

1＝1m

和

2＝2m的两质点A、B的振动图象如图6所示．由此可知A．波长为错误!mB．波速为1m/C．3末A、B两质点的位移相同D．1末A点的振动速度大于B点的振动速度图6解析：本题考察振动图象和波的知识，意在考察考生理解振动图象的含义及与波的知识．由振动图象可知，振动的周期为4，3末质点A的位移为－2cm，质点B的位移为零，C错；1末质点A的振动速度为零，质点B的振动速度最大，D错；由图可知AB两点相距为错误!λ，所以其波长为错误!m，波速为错误!m/，A正确，B错．答案：A8．2022·全国卷Ⅱ下列对于简谐运动和简谐波的说法，正确的选项是A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的流传方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍解析：媒质中质点振动的速度周期性变化，而简谐波的波速不变，两者不相等，故项错；横波中波的流传方向和媒质中质点振动方向垂直，C选项错．答案：AD

B选图79．2022·全国卷Ⅱ一简谐横波以4m/的波速沿轴正方向流传．已知t＝0时的波形如图7所示，则A．波的周期为1B．＝0处的质点在t＝0时向轴负向运动C．＝0处的质点在t＝错误!时速度为0D．＝0处的质点在t＝错误!时速度值最大解析：根据题图可知，波长λ＝4m，则周期T＝λ/v＝1，选项A正确；波沿轴正方向流传，则＝0处的质点在t＝0时向轴负向运动，选项B正确；＝0处的质点经过错误!T/4达平衡地点下方但没有达到负向最大位移处，因而选项C、D均错．答案：AB

到图

8如图

10．一列简谐横波以1m/的速度沿绳子由A向B流传．质点A、B间的水平距离＝8所示．若t＝0时质点A刚从平衡地点开始向上振动，其振动方程为＝2in错误!t

3m，点的振动图象为下列图中的解析：＝错误!＝4，λ＝＝4m，从A传到B需3，且B点起振动方向向上，B对．TvT答案：B第Ⅱ卷非选择题，共60分二、填空题本题共2小题，每题8分，共16分11．单摆测定重力加快度的实验中图

91实验时用

20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图

9甲所示，该摆球的直径

d＝________mm2接着测量了摆线的长度为

0，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力

F随时间

t

变化的图象如图乙所示，则重力加快度的表达式

g＝________用题目中的物理量表示．3某小组改变摆线长度

0，测量了多组数据．在进行数据办理时，

甲同学把摆线长

0作为摆长，直接利用公式求出各组重力加快度值再求出平均值；乙同学作出

T2－0图象后求出斜率，然后算出重力加快度．两同学办理数据的方法对结果的影响是：甲

________，乙________填“偏大”、“偏小”或“无影响”．解析：1从游标卡尺上读出摆球直径

d＝

mm2由F－t

图象，单摆周期

T＝4t0，摆长＝

0＋错误!根据T＝2π错误!，g＝错误!3实际摆长为0＋错误!d，故甲同学测量结果偏小，而乙同学办理数据的方法对测量结果无影响．答案：12错误!3偏小无影响12．两个同学做“利用单摆测重力加快度”的实验：1甲同学测得g值偏小，其可能原因是A．测摆线长时，摆线拉得过紧B．摆线未系牢，摇动中松弛了C．实验中误将49次全振动数计为50次D．实验中误将51次全振动数计为50次2乙同学做实验时，一时找不到摆球，就用重锤代替摆球，两次分别用不同的摆长做实验，测摆长时只测摆线长，其长度分别为1和2，并相应测出其周期为T1和T2，要用上述测量的数据正确计算出g值，那么他计算重力加快度的表达式应为：＝________g解析：1由g＝错误!若g偏小，则测量值比真切值小或T测量值比真切值大，故B，D选项正确．2设重锤的等效半径为r，由＝错误!，得＝错误!，＝错误!ggg由以上两式解得g＝错误!答案：1BD2错误!三、计算题本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位图1013．如图10所示，质量为m的物体在竖直弹簧上做简谐运动，当振幅为A时，木块对弹簧压力的最大值为木块重力的倍，求：木块对弹簧压力的最小值为多少欲使木块不脱离弹簧，其振幅不能超过多少解析：因为木块在竖直方向上做简谐运动，依题意木块在最低点时对弹簧的压力最大，在最高点对弹簧的压力最小．1在最低点根据牛顿第二定律有N－＝，代入数据解得a＝0.5g．由最高点和最低Fmgma点相对平衡地点对称，加快度大小等值反向，所以最高点的加快度大小为a′＝0.5g，在最高点根据牛顿第二定律有mg－F′＝ma′，故F′＝mg－ma′＝mgNN2要使木块不脱离弹簧，设其振幅不能超过′，此时木块振到最高点恰在弹簧原长处，A此时的最大加快度为g，由a＝－错误!知，当振幅为A时，在最低点有0.5g＝－错误!A；当振幅为A′时，在最高点有g＝－错误!A′，由此可得A′＝2A答案：1mg22A14．一列横波如图11所示，波长λ＝8m，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝时刻的波形图．则：图11波速多大若2T>t2－t1>T，波速又为多大若T<t2－t1，并且波速为3600m/，则波向哪个方向流传解析：1若波沿轴正方向流传t2－t1＝错误!＋nT，得：T＝错误!波速v＝错误!＝4004n＋1m/n＝0,1,2，；若波沿轴负方向流传，

t2－t1＝错误!T＋nT得：T＝错误!波速v＝错误!＝4004n＋3m/n＝0,1,2，．若波沿轴正方向流传t2－t1＝错误!＋T，T＝所以波速v＝错误!＝2000m/；若波沿轴负方向流传t2－t1＝错误!＋T，T＝错误!所以速度v＝错误!＝2800m/3令v＝4004n＋1m/＝3600m/得n＝2，所以波速3600m/，切合沿轴正方向流传的情况．若令v＝4004n＋3m/＝3600m/则n不为整数值，所以波只能沿轴正方向流传．答案：

14004n＋1m/

n＝0,1,2

，

4004n＋3m/

n＝0,1,2

，22000m/

2800m/

3沿轴正方向流传15．有一种荒漠蝎子既没有眼睛，

也没有耳朵．它捕食猎物靠的是一种地震仪式的本领．

它有八条腿，趴伏时大概对称地放置在躯体四周如图

12所示．不远处的小虫一有骚动，就会在沙面上惹起一阵地震波．蝎子从哪只腿先感觉地震波就能判断小虫所在的方向，并从

150m50