2024-2025学年新教材高中物理阶段强化训练二振动和波课时评价含解析新人教版选择性必修第一册

PAGE7-阶段强化训练(二)振动和波(40分钟100分)一、选择题(本题共9小题，每题7分，共63分)1．如图所示为某弹簧振子在0～5s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是()A.振动周期为5s，振幅为8cmB．第2s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值C．第3s末振子的速度为正向的最大值D．从第1s末到第2s末振子在做加速运动【解析】选C。依据图像可知，弹簧振子的周期T＝4s，振幅A＝8cm，选项A错误；第2s末振子到达负方向位移最大位置，速度为零，加速度最大，且沿x轴正方向，选项B错误；第3s末振子经过平衡位置，速度达到最大，且向x轴正方向运动，选项C正确；从第1s末到第2s末振子经过平衡位置向下运动到达负方向位移最大位置，速度渐渐减小，选项D错误。2．如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中不正确的是()A.物体在0.2s时刻与0.4s时刻的速度相同B．物体在0.6s时刻与0.4s时刻的动能相同C．0.7～0.9s时间内物体的加速度在增大D．0.9～1.1s时间内物体的势能在增加【解析】选D。由简谐运动的对称性可知，物体在0.2s时刻与0.4s时刻速度相同，A正确；物体在0.6s时刻与0.4s时刻速度大小相等，方向相反，但动能相同，B正确；0.7～0.9s时间内，物体远离平衡位置，位移增大，加速度增大，C正确；0.9～1.1s时间内动能增大，势能减小，D错误。3．关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是()A．摆球受重力、摆线的张力、回复力、向心力作用B．摆球受到回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大C．摆球受到回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大D．摆球受到向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向【解析】选B。单摆在运动过程中，摆球受重力和摆线的拉力作用，故A错；重力垂直于摆线的分力供应回复力，当回复力最大时，摆球在最大位移处，速度为零，向心力为零，张力等于重力沿摆线的分力大小，则张力小于重力；在平衡位置处，回复力为零，速度最大，向心力最大，摆球的加速度方向沿摆线指向悬点，故C、D错，B对。4.一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处。由此可知()A．此波沿x轴正方向传播B．在t＝0.02s时，质点B处在波谷位置C．此波的传播速度为75m/sD．从t＝0时起，经过0.02s，质点A沿波传播方向迁移了0.5m【解析】选B。已知A点的速度沿y轴正方向，依据“同侧法”原则，则波沿x轴负方向传播，故A错误；依据同侧法原则，t＝0时，B点速度沿y轴负方向，则在t＝0.02s时，B质点处于负向最大位移处，也就是波谷的位置，故B正确；由图可知，λ＝2m，T＝0.08s，则依据公式得波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,0.08)m/s＝25m/s，故C错误；由简谐波的特点可知，在简谐横波中，质点不随波的传播而迁移，只是上下振动，故D错误。故选B。5．已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6m。则两单摆摆长la与lb分别为()A．la＝2.5m，lb＝0.9mB．la＝0.9m，lb＝2.5mC．la＝2.4m，lb＝4.0mD．la＝4.0m，lb＝2.4m【解析】选B。设单摆a完成10次全振动所经验的时间为t，则Ta＝eq\f(t,10)，Tb＝eq\f(t,6)得到Ta∶Tb＝3∶5；又因为Ta＝2π；Tb＝2π＝2π，可解得：la＝0.9m，lb＝2.5m。故选B。6．一列简谐波在t＝0时刻的波形图如图(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则()A．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a质点的振动图像B．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b质点的振动图像C．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为c质点的振动图像D．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为d质点的振动图像【解析】选B。由图(a)看出，图示时刻质点a的位移为正向最大，而振动图像t＝0时刻质点的位移为零，所以图(b)不行能是图(a)中a的振动图像，A错误；若波沿x轴正方向传播，b质点的速度方向沿y轴正方向，此时刻b的位移为零，由图(b)看出t＝0时刻质点经过平衡位置沿y轴正方向振动，所以图(b)是图(a)中b质点的振动图像，B正确；图(a)中质点c此时刻处于波谷，位移为负向最大，图(b)不行能是图(a)中c质点的振动图像，C错误；若波沿x轴正方向传播，d质点的速度方向沿y轴负方向，由图(b)看出t＝0时刻质点经过平衡位置沿y轴正方向振动，D错误。故选B。7．如图所示是视察水面波衍射的试验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播状况，每两条相邻的水纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播状况，下列描述正确的是()①此时能明显视察到波的衍射现象②挡板前后水纹间距离相等③假如将孔AB扩大，有可能视察不到明显的衍射现象④假如孔的大小不变，使波源频率增大，能明显视察到衍射现象A．只有②④ B．只有②C．只有①②③ D．①②③④【解析】选C。①因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够视察到明显的衍射现象，故①正确；②波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后水纹间的距离相等，故②正确；③假如将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能视察不到明显的衍射现象，故③正确；④假如孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，依据λ＝eq\f(v,f)知，波长减小，可能视察不到明显的衍射现象，故④错误，综上分析，故A、B、D错误，C正确。故选C。8．如图所示是两个完全相同的波源形成的干涉图样(部分)，其中实线和虚线分别表示波峰和波谷，a、b、c、d为波峰、波谷的交点，ad连线与bc连线交于e点(图中未画出)，波源振幅为A。下列说法正确的是()A.质点a振动加强，此时位移为零B．质点b振动加强，此时位移为AC．质点e振动加强，振幅为2D．从今刻起，经过半个周期时间，质点c回到平衡位置【解析】选C。质点a是波峰与波谷相遇，所以属于减弱点，此时的位移为零，所以A错误；质点b是波峰与波峰相遇，所以属于加强点，此时位移为2A，所以B错误；质点e是ad连线与bc连线的交点，所以属于平衡位置与平衡位置相遇，属于加强点，振幅为2A，所以C正确；从今刻起，经过半个周期时间，质点9.(2024·天津等级考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示。t＝eq\f(T,4)时()A．质点a速度方向沿y轴负方向B．质点b沿x轴正方向迁移了1mC．质点c的加速度为零D．质点d的位移为－5cm【解析】选C。由图像可知在t＝eq\f(T,4)时，a、c两质点在平衡位置，质点d向上运动到波峰的位置，a速度方向沿y轴正方向，c的加速度为零，质点d的位移应当是5cm，故C正确，A、D错误；在波传播过程中，质点只在平衡位置上下振动，不随波迁移，故B错误。二、非选择题(本题共3小题，共37分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)10．(10分)(2024·全国Ⅲ卷)如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1s时的波形图。已知平衡位置在x＝6m处的质点，在0到0.1s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为__________s，波速为__________m/s，传播方向沿x轴________(选填“正方向”或“负方向”)。【解析】因为x＝6m处的质点在0～0.1s内运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一个周期向下运动至平衡位置处，即eq\f(1,4)T＝0.1s，解得周期为T＝0.4s，所以波速为v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4m,0.4s)＝10m/s，在虚线上，x＝6m处的质点向下运动，依据同侧法可知波沿x轴负方向传播。答案：0.410负方向11.(12分)一个单摆的摆长为l，在其悬点O的正下方0.19l处有一钉子P(如图所示)，现将摆球向左拉开到A，使摆线偏角θ<5°，放手后使其摇摆，摇摆到B【解析】释放后摆球到达右边最高点B处，由机械能守恒可知B和A等高，则摆球始终做简谐运动。单摆做简谐运动的摆长有所改变，它的周期为两个不同单摆的半周期的和。摆球在左边的周期为T1＝2π摆球在右边的周期为T2＝2π则整个单摆的周期为T＝eq\f(T1,2)＋eq\f(T2,2)＝π＋π＝1.9π答案：1.9π12．(15分)如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。(1)若波向左传播，求它可能的周期和最大周期。(2)若波向右传播，求它可能的传播速度。【解析】(1)波向左传播，传播的时间为Δt＝eq\f(3,4)T＋nT(n＝0，1，2…)所以T＝eq\f(4Δt,4n＋3)＝4×eq\f(0.2,4n＋3)s＝eq\f(0.8,4n＋3)s(n＝0，1，2…)最大周期为T