高考物理一轮复习成套课时练习113第十一章机械振动和机械波 光 单末质量检测 选修34.docx
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高考物理一轮复习成套课时练习113第十一章机械振动和机械波光单末质量检测选修34
选修3-4第十一章机械振动和机械波光
(时间90分钟,满分120分)
命题设计
难度
题号
目标
较易
中等
稍难
简谐运动
1
13
机械波
2、3、6
7
实验
11
12
电磁波
9
综合应用
4、5
8、10、15
14、16
一、选择题(本大题共10个小题,每小题5分,共50分,每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2009·上海高考)做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,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
解析:
由单摆的周期公式T=2π
可知,单摆摆长不变,则周期不变、频率不变;振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量,由Ek=
mv2可知,摆球经过平衡位置时的动能改变,因此振幅改变,所以C正确.
答案:
C
2.如图1所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图,已知这列波沿x轴正方向传播,波速v为20m/s.P是离原点2m的一个介质质点,则在t=0.17s时刻,质点P的( )
A.速度和加速度都沿y轴正方向
B.速度沿y轴正方向,加速度沿y轴负方向
C.速度和加速度都正在增大
D.速度正在增大,加速度正在减小
解析:
由波形图知λ=4m,由T=
得T=0.2s,由波的传播方向和质点振动方向间的关系知t=0时刻,P质点速度沿-y方向,经T>0.17s>
T,质点P已经通过正向最大位移正向平衡位置移动,所以D正确.
答案:
D
3.(2008·重庆高考)某地区地震波中的横波和纵波传播速率分
别约为4km/s和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P
和水平弹簧振子H组成(如图2所示).在一次地震中,震
源在地震仪下方,观察到两振子相差5s开始振动,则( )
A.P先开始振动,震源距地震仪约36km
B.P先开始振动,震源距地震仪约25km
C.H先开始振动,震源距地震仪约36km
D.H先开始振动,震源距地震仪约25km
解析:
由于纵波的传播速度快些,所以纵波先到达地震仪
处,所以P先开始振动.设地震仪距震源为x,则有
-
=5,解得:
x=36km.
答案:
A
4.如图3所示,一波源O产生的横波向左、右两侧传播,先后
通过介质中的P、Q两质点.已知波速v=80m/s,频率f=100
Hz,P、O两点相距为d1=9.1m,Q、O两点相距为d2=4.5
m,若以P质点开始振动的时刻作为计时的零点,则P质点的
振动图象如图4甲所示.由此可知Q质点的振动图象是图4乙中的( )
解析:
此横波的波长为λ=
=0.8m,因为d1-d2=4.6m=5λ+
λ,所以当P点开始振动时Q质点已经振动了5
T,故C选项正确.
答案:
C
5.(2009·浙江高考)一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播.处在x1=1m和x2=2m的两质点A、B的振动图象如图5所示.由此可知( )
A.波长为
m
B.波速为1m/s
C.3s末A、B两质点的位移相同
D.1s末A点的振动速度大于B点的振动速度
解析:
由A、B两质点的的振动图象及传播可画出
t=0时刻的波动图象如图所示,由此可得λ=_m,
A正确;由振动图象得周期T=4s,故v=_=_m/s=_
m/s,B错误;由振动图象知3s末A质点位移为-2
cm,B质点位移为0,故C错误;由振动图象知1s末
A质点处于波峰,振动速度为零,B质点处于平衡位
置,振动速度最大,故D错误.
答案:
A
6.一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5m的
a、b两处的质点振动图象如图6中a、b所示,则
( )
A.该波的振幅是20cm
B.该波的波长可能是8.4m
C.该波的波速可能是10.5m/s
D.该波由a传播到b可能历时7s
解析:
题目中给出了两个质点的振动图象,从图中直接可以看出振动的振幅为10cm,周期为4s,A错误;因为波是由a向b传播,所以从振动形式可以看出,b比a至少晚振动3/4个周期,满足t=nT+3,(n=0,1,2…),同时应有(n+
)λ=10.5,所以λ=
(n=0,1,2,3…),再利用v=
=
,可得B、C错,D正确.
答案:
D
7.一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=6s末的波形如图7
所示,A、B、C分别是x=0、x=1m和x=2m处的三个质
点.已知该波周期为4s,则( )
A.对质点A来说,在第7s内回复力对它做正功
B.对质点A来说,在第7s内回复力对它做正功
C.对质点B和C来说,在第7s内回复力对它们不做功
D.该列波的传播速度是1m/s
解析:
从图象可以看出,对质点A来说,在第7s内它从平衡位置运动到负方向最大位移,回复力对它做负功,所以A项错,B项错误;对质点B和C来说,回复力对C做负功,对B做正功,C项不正确;因为该波周期为4s,波长是4m,所以传播速度是1m/s,D项正确.
答案:
D
8.波速均为v=1.2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播,某时刻波的图象分别如图8所示,其中P、Q处的质点均处于波峰.关于这两列波,下列说法正确的是( )
A.如果这两列波相遇可能发生稳定的干涉图样
B.甲波的周期大于乙波的周期
C.甲波中P处质点比M处质点先回到平衡位置
D.从图示的时刻开始,经过1.0s,P、Q质点通过的路程均为1.2m
解析:
由题图可得:
T甲=
s=
s,T乙=
s=
s,即f甲≠f乙,则甲与乙相遇不会发生稳定的干涉图样;T甲<T乙;甲图中质点M在图示时刻的振动方向向上,其第一次回到平衡位置的时间大于T甲/4,P点先回到平衡位置;P、Q两质点在1.0s内沿y轴方向的运动路程均小于1.2m.
答案:
C
9.(2009·北京高考)类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率.在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中不正确的是( )
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波
解析:
电磁波是电磁场传播形成的.在传播过程中电场的电场强度E的方向和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直;场强E的方向可以理解为波的“振动”方向,所以电磁波应为横波.故选D.
答案:
D
10.(2010·宿州模拟)图9甲所示为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图9乙所示为质点Q的振动图象,则( )
A.t=0.15s时,质点Q的加速度达到正向最大
B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴正方向
C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm
解析:
由质点Q的振动图象可知,t=0.15s时,Q正处于最低点,加速度达到正向最大,A对;t=0.10s时,Q正处于平衡位置且向下运动,故波沿x轴负方向传播的,所以t=0.15s时,质点P运动方向沿y轴负方向,B错;由图象可知,波长λ=8m,周期T=0.2s,所以波速v=
=40m/s,所以从t=0.10s到t=0.25s,波传播的距离为s=vt=40×0.15m=6m,方向沿x轴负方向,C错;从t=0.10s到t=0.25s,经历时间t=0.15s=
T,但t=0.1s时P没有位于平衡位置或最大位移处,所以质点P通过的路程不等于30cm,D错.
答案:
A
二、实验题(本大题共2个小题,共10分)
11.(4分)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,用刻度尺量悬点到小球的距离为96.60cm,用游标卡尺量得小球直径是5.260cm,测量周期有3次,每次都在摆球通过最低点时按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着一直数到计时终止,结果如下表:
1
2
3
数的次数
61
81
71
时间(s)
60.40
79.80
70.60
这个单摆振动周期的测定值是__________s,当地重力加速度的值是__________m/s2.(取三位有效数字)
解析:
由题可知单摆的周期
T1=
s≈2.013s
T2=
s=1.995s
T3=
s≈2.017s
则周期T=
≈2.01s
摆长l=l′+
=(0.966+
×0.0526)m=0.9923m
故重力加速度
g=
=
m/s2≈9.69m/s2.
答案:
2.01 9.69
12.(6分)有一测量微小时间差的装置,是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成,两个单摆摆动平面前后相互平行.
(1)现测得两单摆完成50次全振动的时间分别为50.0s和49.0s,则两单摆周期差ΔT=________s.
(2)某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差.具体操作如下:
把两摆球向右拉至相同的摆角处,先释放长摆摆球,接着再释放短摆摆球,测得短摆经过若干次全振动后,两摆恰好第一次同时同方向通过某位置,由此可得出释放两摆的微小时间差.若测得释放两摆的时间差Δt=0.165s,则在短摆释放________s(填时间)后,两摆恰好第一次同时向________(填方向)通过________(填位置);
(3)为了能更准确地测量微小的时间差,你认为此装置还可做的改进是________________.
解析:
(1)ΔT=T1-T2=(
-
)s=0.02s
(2)设短摆释放后经过t秒与长摆达同一位置,则两摆完成全振动的次数一样,长摆运动的时间为(t+Δt)s,有:
=
代入数据,解得:
t=8.085s=8
T2
即短摆振动了8
个周期,此时恰向左通过平衡位置.
(3)减小两单摆摆长差等.
答案:
(1)0.02
(2)8.085 左 平衡位置
(3)减小两单摆摆长差等
三、计算题(本大题共4个小题,共40分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(8分)由长度分别为L和2L的AC和BC两根细绳悬挂着小球,如图10所示,每根细绳与竖直方向的夹角均为30°.当该小球向纸内做微小摆动时,其摆动周期为T1,若将BC的长度改为L,其他条件均不改变,当该小球向纸内做微小摆动时,其周期为T2,试求T1与T2之比.
解析:
本题是一个双线摆问题,求其周期,首先得确定其等效摆长L′,连接AB,然后过摆作竖直线交AB于O点,则OC为该摆的等效摆长,如图所示.
所以L′=
=
L
故T1=2π
当BC长度改为L后,等效摆长
L″=Lcos30°=
L
故T2=2π
解以上各式得
=
=
=
答案:
14.(10分)如图11甲所示,波源S从平衡位置y=0处开始竖直向上振动(y轴的正方向),振动周期为T=0.01s,产生的简谐波向左、右两个方向传播,波速均为v=80m/s.经过一段时间后,P、Q两点开始振动,已知距离SP=1.2m,SQ=2.6m.
(1)求此波的频率和波长.
(2)若以Q点开始振动的时刻作为计时的零点,试在图乙中分别画出P、Q两点的振动图象.
解析:
(1)由T=0.01s,f=
得f=
Hz=100Hz,
λ=vT=80×0.01m=0.8m.
(2)波源S起振的方向竖直向上,则波传到P、O两点时,P、Q的起振方向均竖直向上,因SP=1.2m=1
λ,
SQ=2.6m=3
λ,
可见,当Q开始振动时,质点P已振动了1
T,
即Q开始振动时,质点P在波谷,因此P、Q的振动图线如图所示.
答案:
(1)100Hz 0.8m
(2)见解析图
15.(10分)一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点间的距离均为0.1m,如图12(a)所示.一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,振幅为0.2m,经过时间0.3s第一次出现如图(b)所示的波形.
(1)求该列横波传播的速度;
(2)在介质中还有一质点P,P点距质点1的距离为10.0m(P在质点1右侧),求再经多长时间P点处于波峰?
解析:
(1)由于质点1起振方向向下,故最前面质点的起振方向也向下,t=0.3s时的完整波形如下图所示.
可知0.3s内波传播了Δx=1.5λ=1.2m,故波速v=
=
m/s=4m/s.
(2)t=0.3s时,最前面的波峰为质点7,故波峰传到P点的时间Δt′=
=
s=2.35s.
答案:
(1)4m/s
(2)2.35s
16.(12分)(2010·安庆模拟)一列横波上有相距4m的A、B两点,波的传播方向是由A向B,波长大于2m,如图13所示的是A、B两质点的振动图象,求这列波可能的波速.
解析:
由振动图象得:
质点振动周期T=0.4s
B点比A点晚振动的时间
Δt=nT+
T(n=0,1,2,3,…)
所以A、B间的距离为
Δx=nλ+
λ(n=0,1,2,3,…)
则波长为λ=
=
因为λ>2m,所以n=0,1
当n=0时,λ1=
m,v1=
=
m/s=
m/s
当n=1时,λ2=
m,v2=
=
m/s=
m/s
答案:
m/s或
m/s
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