一轮单元训练金卷高三·物理第十六单元 机械振动与机械波

一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十六单元机械振动与机械波注意事项：1、答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2、选择题的作答：每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3、非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4、考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。一、(本题共10小题,每小题6分,在每小题给出的四个选项中,第1～6题只有一项符合题目要求,第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1、做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量减小为原来的eq\f(1,4),摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍,则单摆振动的()A、频率、振幅都不变B、频率、振幅都改变C、频率不变、振幅改变D、频率改变、振幅不变2、图中,两单摆摆长相同,平衡时两摆球刚好接触。现将摆球a在两摆球线所在平面内向左拉开一小角度后释放,碰撞后,两摆球分开各自做简谐运动。以ma、mb分别表示摆球a、b的质量,则()A、如果ma>mb,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B、如果ma>mb,下一次碰撞将发生在平衡位置左侧C、无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞可能在平衡位置左侧D、无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞一定在平衡位置3、如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示,下列说法正确的是()A、t＝0.8s时,振子的速度方向向左B、t＝0.2s时,振子在O点右侧6cm处C、t＝0.4s和t＝1.2s时,振子的加速度完全相同D、t＝0.4s到t＝0.8s的时间内,振子的速度逐渐减小4、如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好处于原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中()A、弹簧的最大弹性势能等于2mgAB、弹簧的弹性势能和物体动能总和不变C、物体在最低点时的加速度大小应为2D、物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg5、如图是某时刻t两列波的叠加图,S1、S2是相干波源,它们的振动情况完全相同,发出两列完全相同的水波,波峰、波谷分别用实线、虚线表示,下列说法错误的是（）A、某时刻B、D质点也可能位于平衡位置B、C、E连线的中点是振动减弱点C、B、D连线的中点是振动加强点D、经过半个周期,B质点变为波峰,D质点变为波谷6、弹簧振子做简谐运动,O为平衡位置,当它经过点O时开始计时,经过0.3s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期可能为()A、0.53sB、1.4sC、1.6sD、2sE、3s7、一列简谐波沿x轴传播,其波源位于坐标原点O。质点O刚好完成一次全振动时,形成的简谐横波波形如图所示,已知波速为8m/s,波源O简谐运动的周期为0.4s,B是沿波传播方向上介质中的一个质点,则()A、图中x轴上O、A之间的距离为1.6mB、波源O的起振方向沿y轴正方向C、在一个周期时间质点A将向右运动一个波长D、图示时刻质点B所受的回复力方向沿y轴正方向移,故C错误；图示时刻质点B所受的合外力方向指向平衡位置,即沿y轴正方向,故D正确。8、有一个在y方向上做简谐运动的物体,其振动图像如图所示。下列关于图甲、乙、丙、丁的判断不正确的是(选项中v、F、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)()A、甲可作为该物体的v­t图像B、乙可作为该物体的F­t图像C、丙可作为该物体的F­t图像D、丁可作为该物体的a­t图像9、关于受迫振动和共振,下列说法正确的是()A、火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振B、若驱动力的频率为5Hz,则受迫振动稳定后的振动频率一定为5HzC、当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大D、一个受迫振动系统在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力频率一定有两个10、一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t＋0.6s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则下列说法正确的是()A、这列波的波速可能是50m/sB、质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC、质点c在这段时间内通过的路程可能为60cmD、若周期T＝0.8s,则在t＋0.8s时刻,质点Q速度最大二、(本题共4小题,共50分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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)11、(8分)在用“单摆测重力加速度”的实验中：(1)有下列备选器材中,需选用哪些器材较好__________。A、长1m左右的粗一点结实棉线B、长1m左右的细棉线C、带细孔的直径2cm左右的铁球D、带细孔的直径2cm左右的橡胶球E、时钟

F、秒表G、学生用刻度尺

H、最小刻度是毫米的米尺(2)甲同学先用米尺测得摆线长,再用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为_______cm,然后用秒表记录单摆完成50次全振动所用的时间,从图乙可读出时间为____________s。(3)实验中,如果摆球密度不均匀,无法确定重心位置,乙同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径。具体作法如下：①第一次悬线长为L1时,测得振动周期为T1；②第二次增大悬线长为L2时,测得振动周期为T2；③根据单摆周期公式可求得重力加速度为g=________。（用题给符号表示）12、(14分)如图所示,ACB为光滑弧形槽,弧形槽半径为R,C为弧形槽最低点,R≫Aeq\x\to(B)。甲球从弧形槽的球心处自由下落,乙球从A点由静止释放,问：(1)两球第1次到达C点的时间之比；(2)若在弧形槽的最低点C的正上方h处由静止释放甲球,让其自由下落,同时将乙球从弧形槽左侧由静止释放,欲使甲、乙两球在弧形槽最低点C处相遇,则甲球下落的高度h是多少？13、(14分)如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t1=0.1s时的波形图,A、B两点为简谐波上平衡位置在xA=1.0m、xB=1.2m处的质点。图乙为质点A的振动图象。求：(1)该简谐横波的传播速度以及A点的振动方程；(2)从t=0.1

s时开始计时,质点B回到平衡位置的时间。14、(14分)在某种均匀介质中,S1、S2处有相距4m的两个波源,沿垂直纸面方向做简谐运动,其周期分别为T1＝0.8s和T2＝0.4s,振幅分别为A1＝2cm和A2＝1cm,在该介质中形成的简谐波的波速v＝5m/s,S处有一质点,它到S1的距离为3m,且SS1⊥S1S2。在t＝0时刻,两波源同时开始垂直纸面向外振动,则求：(1)t＝0时刻的振动传到S处的时间差；(2)t＝10s时,S处质点离开平衡位置的位移大小。一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十六单元机械振动与机械波答案一、(本题共10小题,每小题6分,在每小题给出的四个选项中,第1～6题只有一项符合题目要求,第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1、【答案】C2、【答案】D3、【答案】A【解析】从t＝0.8s时起,再过一段微小时间,振子的位移为负值,因为取向右为正方向,故t＝0.8s时,速度方向向左,A正确；由题图乙得振子的位移x＝12sineq\f(5π,4)tcm,故t＝0.2s时,x＝6eq\r(2)cm,故B错误；t＝0.4s和t＝1.2s时,振子的位移方向相反,加速度方向相反,C错误；t＝0.4s4、【答案】A【解析】因物体振动到最高点时,弹簧正好处于原长,此时弹簧弹力等于零,物体的重力mg＝F回＝kA,当物体在最低点时,弹簧的弹性势能最大等于2mgA,A对；在最低点,由F回＝mg＝ma知,C错；由F弹－mg＝F回得F弹＝2mg,D错；由能量守恒知,弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变,B错。5、【答案】B【解析】此时B质点处是两列波波谷与波谷相遇处,D质点是波峰与波峰相遇处,是振动加强点,但随着时间推移,波峰与波谷位置在变化,即某时刻B、D质点也可能位于平衡位置,故A正确；质点C和质点E位置是两列波波峰与波谷叠加的地方,振动始终是最弱的,而D、B质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷,振动始终是最强的,B、D连线上所有的点都是振动加强点,故B错误,C正确；从图示时刻开始,B质点经过半个周期变为波峰,D质点经过半个周期变为波谷,故D正确。6、【答案】A【解析】如图甲所示,设O为平衡位置,OB(OC)代表振幅,振子从O→C所需时间为eq\f(T,4)。因为简谐运动具有对称性,所以振子从M→C所用时间和从C→M所用时间相等,故eq\f(T,4)＝0.3s＋eq\f(0.2s,2)＝0.4s,解得T＝1.6s；如图乙所示,若振子一开始从平衡位置向点B运动,设点M′与点M关于点O对称,则振子从点M′经过点B到点M′所用的时间与振子从点M经过点C到点M所需时间相等,即0.2s。振子从点O到点M′、从点M′到点O及从点O到点M所需时间相等,为eq\f(0.3s－0.2s,3)＝eq\f(1,30)s,故周期为T＝0.5s＋eq\f(1,30)s≈0.53s。7、【答案】AD【解析】波长λ=vT=4×0.8m=3.2m,O、A之间的距离为λ/2=1.6m,故A错误；波源O开始振动时的运动方向与波前质点的起振方向相同,沿y轴负方向,故B错误；质点只是在平衡位置附近上下振动,并不随波迁移,故C错误；图示时刻质点B所受的合外力方向指向平衡位置,即沿y轴正方向,故D正确。8、【答案】ABD【解析】在简谐运动中,速度与位移是互余的关系,故图乙可作为v­t图像,A、B错误；由F＝－kx可知,回复力的图像与位移图像的相位相反,故丙可作为F­t图像,C正确；又由F＝ma可知a与F的图像形状相同,丙可作为a­t图像,D错误。9、【答案】BCD【解析】火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振,A错误；对于一个受迫振动系统,若驱动力的频率为5Hz,则振动系统稳定后的振动频率也一定为5Hz,B正确；由共振的定义可知,C正确；根据共振现象可知,D正确。10、【答案】AC【解析】由题图波形图可知波长λ＝40m,且0.6s＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2,…),解得周期T＝eq\f(2.4,4n＋3)s(n＝0,1,2,…),当n＝0时,T＝0.8s,波速v＝eq\f(λ,T)＝50m/s,A正确；由传播方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动,当n＝0时,T＝0.8s,则质点a在0.6s内通过的路程小于30cm,当n＝1,2,3…时,质点a在0.6s内通过的路程大于30cm,B错误；若n＝1,则T＝eq\f(12,35)s,波传播到c点所用时间为eq\f(1,4)T,0.6s＝eq\f(7T,4),则0.6s内质点c振动的时间为eq\f(7,4)T－eq\f(1,4)T＝eq\f(3,2)T,故在这段时间内质点c通过的路程为6A＝60cm,C正确；若T＝0.8s,在t＋0.8s时刻,质点Q位于正向最大位移处,速度为零,选项D错误。二、(本题共4小题,共50分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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)11、(8分)【答案】(1)BCFH(2)2.0675.2(3)【解析】(1)用单摆测重力加速度实验,为减小实验误差,摆线应选长1m左右的细线；实验时应使用质量大且体积小,即密度大的摆球,故摆球应选直径2cm左右的铁球；实验需要测出单摆的周期,因此需要选择秒表；测摆长时为减小实验误差,应选择准确度是1mm的刻度尺。故需要的实验器材为：B、C、F、H。(2)直径：主尺：2.0cm,游标尺对齐格数：6个格,读数：6×0.1mm=0.6mm=0.06cm；所以直径为：2.0+0.06=2.06cm；秒表读数：内圈：1分钟=60s,外圈：15.2s,所以读数为：75.2s。(3)设摆球的重心到线与球结点的距离为r,根据单摆周期的公式,故,,联立两式解得。12、(14分)【解析】(1)甲球做自由落体运动R＝eq\f(1,2)gt12,所以t1＝eq\r(\f(2R,g))乙球沿弧形槽做简谐运动(由于Aeq\x\to(C)≪R,可认为偏角θ<5°)。此运动与一个摆长为R的单摆运动模型相同,故此等效摆长为R,因此乙球第1次到达C处的时间为t2＝eq\f(1,4)T＝eq\f(1,4)×2πeq\r(\f(R,g))＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))所以t1∶t2＝2eq\r(2)∶π。(2)甲球从离弧形槽最低点h高处自由下落,到达C点的时间为t甲＝eq\r(\f(2h,g))由于乙球运动的周期性,所以乙球到达C点的时间为t乙＝eq\f(T,4)＋neq\f(T,2)＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))(2n＋1)(n＝0,1,2,…)由于甲、乙两球在C点相遇,故t甲＝t乙联立解得：h＝eq\f((2n＋1)2π2R,8)(n＝0,1,2