/09/9/章末目標(biāo)檢測(cè)卷九機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.下列哪些應(yīng)用沒有應(yīng)用多普勒效應(yīng)()A.利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B.交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波,電磁波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái),根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就知道汽車的速度C.鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可判斷火車運(yùn)動(dòng)情況D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去2.(2019·北京海淀區(qū)期中)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,其中a、b、c為三個(gè)質(zhì)點(diǎn),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a在平衡位置,且向上運(yùn)動(dòng),由此可知下列說(shuō)法正確的是()A.該波沿x軸正方向傳播B.a的振幅為零C.該時(shí)刻以后,b和c始終有相同的加速度D.該時(shí)刻以后,c比b先到平衡位置3.(2020·北京朝陽(yáng)區(qū)月考)如圖所示,1、2、3、4…是一個(gè)水平放置松弛狀態(tài)下的彈簧(可認(rèn)為是均勻介質(zhì))上一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)。某時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下從平衡位置開始沿左右方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)2、3、4…各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置依次左右振動(dòng),形成一列簡(jiǎn)諧縱波。已知質(zhì)點(diǎn)1開始振動(dòng)的方向是向左,經(jīng)過(guò)12周期,質(zhì)點(diǎn)9開始運(yùn)動(dòng),則針對(duì)此時(shí)刻,下列說(shuō)法正確的是(A.質(zhì)點(diǎn)3向右運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)5所受回復(fù)力為零C.質(zhì)點(diǎn)6的加速度向左D.質(zhì)點(diǎn)9的振幅為零4.(2020·福建廈門二中月考)下圖是一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系曲線,g取10m/s2,則()A.此單擺的擺長(zhǎng)約為0.5mB.此單擺周期約為0.5sC.若擺長(zhǎng)增大,曲線的峰將向上移動(dòng)D.若擺長(zhǎng)增大,曲線的峰將向左移動(dòng)5.(2020·山東卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播,已知x=54λ處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=Acos2πTt,則t=34T時(shí)刻的波形正確的是(6.一根彈性長(zhǎng)繩沿x軸放置,左端點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn),A點(diǎn)和B點(diǎn)分別是繩上x1=2m、x2=5m處的質(zhì)點(diǎn)。用手握住繩的左端,當(dāng)t=0時(shí)使手開始沿y軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在t=0.5s時(shí),繩上形成如圖所示的波形。下列說(shuō)法正確的是()A.此列波的波長(zhǎng)為1m,波速為4m/sB.此列波為橫波,左端點(diǎn)開始時(shí)先向上運(yùn)動(dòng)C.當(dāng)t=2.5s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B開始振動(dòng)D.在t=3.5s后,A、B兩點(diǎn)的振動(dòng)情況總相同7.(2020·四川樹德中學(xué)期中)在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,其波速為10m/s,P點(diǎn)坐標(biāo)為(-2m,0),Q點(diǎn)坐標(biāo)為(1m,0),N點(diǎn)坐標(biāo)為(-5m,0),則下列說(shuō)法正確的是()A.P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)有可能某個(gè)時(shí)刻速度方向相同B.再經(jīng)過(guò)0.2s時(shí)間N質(zhì)點(diǎn)將開始向下振動(dòng)C.能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為5HzD.該波只有遇到尺寸小于2m的物體才能發(fā)生衍射二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題5分,共15分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)得5分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)8.一條彈性繩子呈水平狀態(tài),M為繩子中點(diǎn),兩端點(diǎn)P、Q同時(shí)開始上下振動(dòng),一小段時(shí)間后產(chǎn)生的波形如圖所示。對(duì)于其后繩上各點(diǎn)的振動(dòng)情況,以下判斷正確的是()A.兩列波將同時(shí)到達(dá)中點(diǎn)MB.兩列波波速之比為1∶2C.中點(diǎn)M的振動(dòng)總是加強(qiáng)的D.繩的兩端點(diǎn)P、Q開始振動(dòng)的方向相同9.(2020·天津一中期末)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其表達(dá)式為y=6sinπ2tm,它在介質(zhì)上形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,從波源起振開始計(jì)時(shí),某時(shí)刻波0至8m之間第一次形成如圖所示的波形圖,則(A.在此后的12周期內(nèi)回復(fù)力對(duì)MB.在此后的12周期內(nèi)回復(fù)力對(duì)MC.此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y=-3m處所需時(shí)間是23D.此后再經(jīng)過(guò)6s該波傳播到x=20m處10.(2020·江蘇海安高級(jí)中學(xué)月考)一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸負(fù)方向傳播,已知波的波長(zhǎng)為8m,周期為2s。t=1s時(shí)刻波形如圖甲所示,a、b、d是波上的質(zhì)點(diǎn)。圖乙是波上某一點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A.圖乙可以表示d點(diǎn)的振動(dòng)B.圖乙可以表示b點(diǎn)的振動(dòng)C.a、b兩質(zhì)點(diǎn)在t=1.5s時(shí)速度大小相同D.該波傳播速度為v=4m/s三、非選擇題(本題共5小題,共57分)11.(8分)某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。(1)他組裝單擺時(shí),在擺線上端的懸點(diǎn)處,用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線,再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊,如圖甲所示,這樣做的目的是(填字母代號(hào))。?甲A.保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變B.可使周期測(cè)量更加準(zhǔn)確C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)(2)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(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度l=0.9990m,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,結(jié)果如圖乙所示,則該擺球的直徑為mm,單擺擺長(zhǎng)為m。?乙(3)下列振動(dòng)圖像真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過(guò)程。圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始,A、B、C、D均為30次全振動(dòng)的圖像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是(填字母代號(hào))。?12.(10分)(2020·全國(guó)卷Ⅰ)一振動(dòng)片以頻率f做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),固定在振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動(dòng)水面上a、b兩點(diǎn),兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣,c是水面上的一點(diǎn),a、b、c間的距離均為l,如圖所示。已知除c點(diǎn)外,在ac連線上還有其他振幅極大的點(diǎn),其中距c最近的點(diǎn)到c的距離為38l(1)波的波長(zhǎng);(2)波的傳播速度。13.(13分)(2020·陜西西安模擬)如圖所示,一彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在B、C兩點(diǎn)間沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),B、C兩點(diǎn)間的距離為30cm。在t=0時(shí)刻,振子從O、B兩點(diǎn)間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。在t=0.4s時(shí)刻,振子速度第一次變?yōu)?v。在t=0.6s時(shí)刻,振子速度第二次變?yōu)?v。(1)求彈簧振子的周期,并寫出振子的位移表達(dá)式。(2)從t=0時(shí)刻開始,4s內(nèi)振子經(jīng)過(guò)的路程是多少?(3)求與經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的回復(fù)力大小相等且加速度正在減小的時(shí)刻。14.(12分)一簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平方向直線傳播,A、B為介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),其振動(dòng)圖像分別如圖甲和乙所示,A、B間的水平距離x=2m。甲乙(1)求該簡(jiǎn)諧橫波傳播速度的可能值。(2)若改變波源的振動(dòng)頻率,使A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)同步,求頻率的可能值。15.(14分)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播,波長(zhǎng)不小于10cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=5cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)開始觀測(cè),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y=4cm,質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置;t=13s時(shí),質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置;t=1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A(1)該簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng);(2)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式。章末目標(biāo)檢測(cè)卷九機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1.C解析:鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上來(lái)判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況,是利用聲音在鐵軌中傳播速度大于在空氣中的傳播速度這一規(guī)律來(lái)做判斷,故選項(xiàng)C符合題意。2.D解析:a正向上運(yùn)動(dòng),振動(dòng)比右側(cè)波峰遲,波向左傳播,A錯(cuò)誤。此時(shí)a的位移為0,但振幅不為0,B錯(cuò)誤。因波向左傳播,則該時(shí)刻以后b向下運(yùn)動(dòng),位移變大,加速度變大,c向上運(yùn)動(dòng),位移變小,加速度變小,C錯(cuò)誤,D正確。3.A解析:經(jīng)過(guò)T2時(shí),質(zhì)點(diǎn)1從平衡位置再次運(yùn)動(dòng)到平衡位置,質(zhì)點(diǎn)3振動(dòng)了38T,即質(zhì)點(diǎn)3在向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(向右運(yùn)動(dòng)),A正確。經(jīng)過(guò)T2時(shí),質(zhì)點(diǎn)5振動(dòng)了T4,根據(jù)F=-kx=ma,可知加速度方向向右,質(zhì)點(diǎn)5所受回復(fù)力向右,B錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)T2時(shí),質(zhì)點(diǎn)6振動(dòng)了3164.D解析:由題圖可知單擺的固有頻率為f=0.5Hz,則單擺的固有周期為T=1f=2s,由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g可得擺長(zhǎng)l=gT25.D解析:已知x=5λ4處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程y=Acos2πTt,t=0時(shí),該質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移處,t=6.C解析:由題圖知,波長(zhǎng)λ=2m,周期T=1s,則波速為v=λT=2m/s,故A錯(cuò)誤。此列波為橫波,左端點(diǎn)開始時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與圖示時(shí)刻x=1m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同,即為向下,故B錯(cuò)誤。波從圖示位置傳到質(zhì)點(diǎn)B用時(shí)t=sv=42s=2s,因此t=2.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)B開始振動(dòng),故C正確。由于AB間的距離s=7.C解析:波同時(shí)向兩側(cè)傳播,根據(jù)對(duì)稱性可知,P點(diǎn)(-2m,0)與其對(duì)稱點(diǎn)(2m,0)運(yùn)動(dòng)方向相同,而(2m,0)點(diǎn)與Q(1m,0)點(diǎn)相距半個(gè)波長(zhǎng),所以P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)速度方向總相反,A錯(cuò)誤。由題圖可知,N到波的前沿的距離為2m,波傳播到N的時(shí)間t1=sv=210s=0.2s,由題圖知波長(zhǎng)λ=2m,周期為T=λv=210s=0.2s,波傳到N點(diǎn)時(shí),N點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),所以N質(zhì)點(diǎn)將開始向下振動(dòng)的時(shí)間為t=t1+14T=8.AD解析:波在同種介質(zhì)中傳播時(shí)波速相同,由于兩端點(diǎn)距M點(diǎn)的距離相同,所以兩列波將同時(shí)到達(dá)M點(diǎn),A正確,B錯(cuò)誤。由于兩列波波長(zhǎng)不同,因此在M點(diǎn)相遇時(shí),并不總是加強(qiáng)或減弱,C錯(cuò)誤。根據(jù)波的傳播特點(diǎn)可知,各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同,根據(jù)波形可知,兩波源的起振方向都是向上,D正確。9.ACD解析:在半個(gè)周期內(nèi),據(jù)題圖可知兩位置關(guān)于平衡位置對(duì)稱,即兩位置速度大小相同,方向相反,據(jù)動(dòng)能定理得,回復(fù)力做功一定為零,回復(fù)力的沖量不為零,A正確,B錯(cuò)誤。振源從0到3m處,用時(shí)滿足3m=6m·sinπ2t0,解得t0=13s,(說(shuō)明波形傳播至振幅3m處用時(shí)13s,則波形從-3m處傳播至M點(diǎn)所在振動(dòng)方向的位置)用時(shí)2×13s=23s,C正確。由y=6sinπ2tm,可得ω=π2rad/s,則波的周期為T=2πω=10.AD解析:由題圖乙知,t=1s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),題圖甲是t=1s時(shí)刻的波形,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng),與圖乙中t=1s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)不相符,所以圖乙不能表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng),同理可得出圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)d的振動(dòng),故A正確,B錯(cuò)誤。t=1.5s時(shí)刻,即從圖示位置再經(jīng)過(guò)14周期,質(zhì)點(diǎn)a到達(dá)平衡位置,質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)最低點(diǎn),則a、b兩質(zhì)點(diǎn)速度大小不相等,故C錯(cuò)誤。波的波長(zhǎng)為8m,周期為2s,故傳播速度v=λT=11.解析:(1)橡皮的作用是使擺線擺動(dòng)過(guò)程中懸點(diǎn)位置不變,從而保證擺長(zhǎng)不變,同時(shí)又便于調(diào)節(jié)擺長(zhǎng),A、C正確。(2)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可得擺球直徑為d=12mm+0.1mm×0=12.0mm,則單擺擺長(zhǎng)為l0=l-d2=0.(3)單擺擺角不超過(guò)5°,且計(jì)時(shí)位置應(yīng)從最低點(diǎn)(即速度最大位置)開始,故A項(xiàng)的操作符合要求。答案:(1)AC(2)12.00.9930(3)A12.解析:根據(jù)幾何關(guān)系找出距離差,振幅極大是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),利用振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的條件分析。(1)如圖所示,設(shè)距c點(diǎn)最近的振幅極大的點(diǎn)為d點(diǎn),a與d的距離為r1,b與d的距離為r2,d與c的距離為s,波長(zhǎng)為λ。則r2-r1=λ①由幾何關(guān)系有r1=l-s②r22=(r1sin60°)2+(l-r1cos60°)聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得λ=14l。④(2)波的頻率為f,設(shè)波的傳播速度為v,有v=fλ⑤聯(lián)立④⑤式得v=fl4。⑥答案:(1)14l(2)13.解析:(1)由對(duì)稱性知T2=0.解得T=1.2s振幅A=12lBC=由于t=0及t=0.4s時(shí)振子的位移相同而速度等大反向,T=1.2s,故初相φ0=π角頻率為ω=2π故振子位移表達(dá)式為x=15sin5π(2)4s內(nèi)周期數(shù)為4sT=3+令t=T3=0.4s,代入位移表達(dá)式解得x=7.t=0時(shí),x0=7.5cm故振子的路程l=12A+A-x0+A-x=195cm。(3)與經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的回復(fù)力大小相等且加速度正在減小的時(shí)刻為t=0.4s+n·T2=(0.6n+0.4)s(n=答案:(1)1.2sx=15sin5π(2)195cm(3)(0.6n+0.4)s(n=0,1,2,…)14.解析:(1)由題圖圖像可知,該簡(jiǎn)諧波的周期T=4sx=(2n+1)λ2(n=設(shè)傳播速度為v,則有v=λ解得該簡(jiǎn)諧橫波傳播速度的可能值為v=12n+1(2)設(shè)波源振動(dòng)頻率為f,則有x=mλ'(m=1,2,3,…)v=λ'f解得頻率的可能值f=m4n+2Hz(n=答案:(1)12n+1(2)m4n+2Hz(n=15.解析:(1)設(shè)振動(dòng)周期為T。由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是14個(gè)周期,由此可知T=