高中物理选修34机械振动和机械波.docx
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高中物理选修34机械振动和机械波
高中物理学科测试试卷
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
题号
一
二
三
总分
得分
评卷人
得 分
一.单选题(共__小题)
水平弹簧振子做简谐运动,如图所示.若以水平向右为坐标的正方向,振子向左经过平衡位置O点时开始计时,则振子的加速度随时间变化的图象,以下各图中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象.已知甲、乙两个振子质量相等,则( )
A.甲、乙两振子的振幅分别为2cm、1cm
B.甲、乙两个振子的相位差总为π
C.前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值
D.第2秒末甲的加速度最大,乙的速度最大
3.如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两摆的振幅之比为2:
1
B.t=2 s时,甲摆的重力势能最小,乙摆的动能最大
C.甲、乙两球的摆长之比为4:
1
D.甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等
4.如图是一个竖直悬挂的弹簧振子做简谐振动的振动的振动图象(x-t图),由图可推断,振动系统( )
A.在t1到t3时刻振子的回复力力大于振子的重力
B.在t3和t4时刻具有相等的总势能和相同的速度
C.在t2和t5时刻具有正向最大加速度而速度为0
D.在t4和t6时刻具有相同的速度和加速度
在同一地点的两个单摆做简谐振动图象如图所示,则由图象可知,两单摆的( )
A.摆长一定相等
B.摆球质量一定相等
C.摆动的最大偏角一定相等
D.摆球同时改变速度方向
如图所示,为甲、乙二人在同一实验室同时做单摆简谐振动的振动图象,在实验误差范围内,从图象可以知道( )
A.两个摆球的摆长一定不相等
B.两个摆球在平衡位置的速率一定相等
C.甲单摆的振动方程为x甲=2sin
tcm
D.两个单摆不同相,甲比乙超前
一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线,如图所示,下列说法正确的是( )
A.在t从0到2s时间内,弹簧振子做加速运动
B.在t1=3s和t2=5s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反
C.在t2=5s和t3=7s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同
D.在t从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大
评卷人
得 分
二.多选题(共__小题)
如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线,下列说法中正确的是( )
A.摆球在P与N时刻的势能相等
B.摆球在P与N时刻的动能相等
C.摆球在P与N时刻的机械能相等
D.摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能
9.一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点,相距14m,B点在A点的右方.一列简谐横波沿此长绳向右传播,当A点的位移达到正方向最大时,B点的位移恰好为零,且向下运动.经过1s后,A点的位移为零,且向下运动,而B点的位移恰好达到负方向最大,则这列简谐横波的波速可能为( )
A.4m/s
B.
m/s
C.10m/s
D.14m/s
10.一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,从该时刻开始计时,质点A的振动图象如图乙所示,则( )
A.波沿x轴负向传播
B.质点P振幅比质点Q的大
C.经过△t=0.2 s,质点P通过的路程是2 m
D.质点Q比质点P先回到平衡位置
如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m.t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下:
t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=10m/s2.以下判断正确的是( )
A.h=1.7m
B.简谐运动的周期是0.8s
C.0.6s内物块运动的路程是0.2m
D.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,已知轴上x1=0处质点的振动图象如图甲所示,x2=1m处的质点的振动图象如图乙所示,则此列波的波速可能是( )
A.1000m/s
B.
m/s
C.
m/s
D.
m/s
在光滑水平面上,有三条互相平行的不同材质的绳索,绳索的左端A、B、C齐平,EF、MN是分别与ABC平行的二条界线,且EA=EM.现让三条蝇索的左端同时沿水平面在ABC所在直线上开始振动,经一定时间后,两条绳索在MN界线处刚好起振,一条绳索在EF界线处刚好起振,如图所示.则下列说法正确的是( )
A.A、B、C三列波的波速相等
B.B波长最长,A、C波长一样
C.B波频率最大,A、C波频率一样
D.B波的波速是C波的二倍
14.同一地点的甲、乙两单摆的振动图象如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两单摆的摆长相等
B.甲单摆的机械能比乙摆小
C.两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为
D.两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为
15.一质点作简谐振动,振动图象如图所示,由图可知( )
A.4s末速度为零,加速度为负向最大
B.4s末振动系统的势能最大
C.振动周期是5s,振幅是0.02m
D.1s末,振动物体的速度为正向最大
16.如图为某简谐运动图象,若t=0时,质点正经过O点向b运动,则下列说法正确的是( )
A.质点在0.7s时的位移方向向左,且正在远离平衡位置运动
B.质点在1.5s时的位移最大,方向向左
C.质点在1.2s到1.4s过程中,质点的位移在增加,方向向左
D.质点在1.6s到1.8s过程中,质点的位移正在增大,方向向左
评卷人
得 分
三.简答题(共__小题)
17.如图1所示是演示沙摆振动图象的实验装置,沙摆的摆动可看作简谐运动.用测力探头和计算机组成的实验装置来测定沙摆摆动过程中摆线受到的拉力(沙摆摆角小于5°),计算机屏幕上得到如图2所示的F-t图象,那么:
(1)此单摆的周期为______秒.
(2)利用所给数据可算出此沙摆的摆长约为______m.(结果均保留二位有效数字,g取10m/s2,π2≈10)
高中物理学科测试试卷
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
题号
一
二
三
总分
得分
评卷人
得 分
一.单选题(共__小题)
水平弹簧振子做简谐运动,如图所示.若以水平向右为坐标的正方向,振子向左经过平衡位置O点时开始计时,则振子的加速度随时间变化的图象,以下各图中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
答案:
B
解析:
解:
根据题意,以水平向右为坐标的正方向,振子向左经过平衡位置O点时开始计时,根据简谐运动振子的加速度与位移的关系a=-
,得到t=0时刻振子的加速度a=0,而且在前半个周期内加速度为正值.简谐运动的x-t图象是正弦曲线,则a-t图象也是正弦曲线.故B正确.
故选B
如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象.已知甲、乙两个振子质量相等,则( )
A.甲、乙两振子的振幅分别为2cm、1cm
B.甲、乙两个振子的相位差总为π
C.前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值
D.第2秒末甲的加速度最大,乙的速度最大
答案:
A
解析:
解:
A、由图读出,两振子的振幅A甲=2cm,A乙=1cm,故A正确;
B、两振子的频率不相等,相位差为一变量,故B错误;
C、前2秒内,甲的加速度为负值,乙的加速度为正值,故C错误;
D、第2s末甲在平衡位置,速度最大,乙在最大位移处,加速度最大,故D错误;
故选:
A.
3.如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两摆的振幅之比为2:
1
B.t=2 s时,甲摆的重力势能最小,乙摆的动能最大
C.甲、乙两球的摆长之比为4:
1
D.甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等
答案:
A
解析:
解:
A、由图知甲、乙两摆的振幅分别为2 cm、1 cm,振幅之比为2:
1,故A正确;
B、t=2 s时,甲摆在平衡位置处,重力势能最小.乙摆在振动的最大位移处,动能为零,故B错误;
C、由图知:
甲、乙两球的周期之比为1:
2,由单摆的周期公式T=2π
,得到甲、乙两摆的摆长之比为1:
4,故C错误;
D、因摆球摆动的最大偏角未知,不能确定摆球在最低点时的向心加速度大小,故D错误;
故选:
A.
4.如图是一个竖直悬挂的弹簧振子做简谐振动的振动的振动图象(x-t图),由图可推断,振动系统( )
A.在t1到t3时刻振子的回复力力大于振子的重力
B.在t3和t4时刻具有相等的总势能和相同的速度
C.在t2和t5时刻具有正向最大加速度而速度为0
D.在t4和t6时刻具有相同的速度和加速度
答案:
B
解析:
解:
A、有图可知在t1和t3时刻位移相同,说明经过同一位置,且位移为正,若规定向下为正方向,此时恢复力向上,F=K△x-mg,不能判断恢复力和重力的关系,故A错误;
B、在t3和t4时刻,偏离平衡位置的位移大小相等,则速度大小相等,动能大小相等,整个系统能量守恒,所以总势能相等;t3时刻靠近平衡位置,t4时刻远离平衡位置,所以速度方向相同,故B正确;
C、在t2时刻具有负向最大加速度而速度为0,在t5时刻具有正向最大加速度而速度为0,故C错误;
D、在t4和t6时刻偏离平衡位置的位移相同,加速度相同,速度大小相等,但是速度方向不同,故D错误;
故选:
B.
在同一地点的两个单摆做简谐振动图象如图所示,则由图象可知,两单摆的( )
A.摆长一定相等
B.摆球质量一定相等
C.摆动的最大偏角一定相等
D.摆球同时改变速度方向
答案:
A
解析:
解:
A、从单摆的位移时间图象可以看出两个单摆的周期相等,根据周期公式
可知,两个单摆的摆长相等,故A正确;
B、周期与摆球的质量无关,故B错误;
C、由于摆长相等,而振幅不同,故最大摆角一定不等,故C错误;
D、从图象可以看出,位移为零的时刻不同,故改变速度方向的时刻不同,故D错误;
故选A.
如图所示,为甲、乙二人在同一实验室同时做单摆简谐振动的振动图象,在实验误差范围内,从图象可以知道( )
A.两个摆球的摆长一定不相等
B.两个摆球在平衡位置的速率一定相等
C.甲单摆的振动方程为x甲=2sin
tcm
D.两个单摆不同相,甲比乙超前
答案:
D
解析:
解:
A、由图看出,两个单摆振动周期相等,都是4s,由单摆的周期T=2
得知,摆长一定相等.故A错误.
B、摆球在平衡位置的速率与振幅有关,摆长相等时,振幅越大,根据机械能守恒得知,速率越大.由图看出,两单摆的振幅不等,则两个摆球在平衡位置的速率一定不相等.故B错误.
C、甲单摆的振动方程为x甲=Acos
=2cos
tcm.故C错误.
D、两个单摆步调不同,即不同相,甲比乙超前
.故D正确.
故选:
D
一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线,如图所示,下列说法正确的是( )
A.在t从0到2s时间内,弹簧振子做加速运动
B.在t1=3s和t2=5s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反
C.在t2=5s和t3=7s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同
D.在t从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大
答案:
C
解析:
解:
A、在t从0到2s时间内,回复力逐渐变大,由F=-kx,知位移增大,说明振子逐渐远离平衡位置,做减速运动,故A错误;
B、在t1=3s到t2=5s过程,回复力先减小为零后反向增加,说明先靠近平衡位置后远离平衡位置,故3s和5s速度方向相同;由于3s和5s回复力大小相等,故位移大小也相等,速度大小也相等,故B错误;
C、在t1=5s和t1=7s时,回复力相等,根据公式F=-kx,位移相同,故C正确;
D、在t从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子速度为零,根据P=Fv,功率为零,故D错误;
故选:
C.
评卷人
得 分
二.多选题(共__小题)
如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线,下列说法中正确的是( )
A.摆球在P与N时刻的势能相等
B.摆球在P与N时刻的动能相等
C.摆球在P与N时刻的机械能相等
D.摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能
答案:
AD
解析:
解:
A、摆球在P与N时刻位移相等即单摆所处高度相同,则重力势能相同,故A正确;
B、由于阻力影响,单摆要克服阻力做功,在运动过程中机械能一直逐渐减小,故N时刻的机械能小于P时刻的机械能,而两点重力势能相等,则N时刻的动能小于P时刻的动能,B错误C错误D正确;
故选:
AD.
9.一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点,相距14m,B点在A点的右方.一列简谐横波沿此长绳向右传播,当A点的位移达到正方向最大时,B点的位移恰好为零,且向下运动.经过1s后,A点的位移为零,且向下运动,而B点的位移恰好达到负方向最大,则这列简谐横波的波速可能为( )
A.4m/s
B.
m/s
C.10m/s
D.14m/s
答案:
BC
解析:
解:
由题,当a点的位移达到正极大值时,b点的位移恰为0,且向下运动,
得到xab=(n+
)λ,n=0,1,2,…
根据题意,经过1s后,a点的位移为0,且向下运动,而b点的位移恰达到负极大值,则有t=(k+
)T,k=0,1,2,….
则得到波长λ=
,T=
,波速v=
=
m/s
当n=0,k=0时,v=
m/s;
当n=1,k=1时,v=10m/s;
当n=1,k=0时,v=2m/s;
由于n,k都是整数,v不可能等于14m/s和4m/s.故BC正确;
故选:
BC.
10.一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,从该时刻开始计时,质点A的振动图象如图乙所示,则( )
A.波沿x轴负向传播
B.质点P振幅比质点Q的大
C.经过△t=0.2 s,质点P通过的路程是2 m
D.质点Q比质点P先回到平衡位置
答案:
AD
解析:
解:
A、由乙图知,t=0质点A的位移为零,向上振动,故在甲图中,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,故A正确;
B、振幅是指质点偏离平衡位置的最大位移,简谐横波传播过程中,波上所有振动质点的振幅都是相等的,故B错误;
C、由乙图知,周期T=0.8s,△t=0.2s=
T,由于此刻P点正向下运动,速度减小,则经过△t=0.2s,质点通过的路程是S<A=2m,故C错误;
D、由“上下坡”法知t=0时质点P正向下振动,质点Q位于波谷,故Q先比P回到平衡位置,故D正确.
故选:
AD.
如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m.t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下:
t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=10m/s2.以下判断正确的是( )
A.h=1.7m
B.简谐运动的周期是0.8s
C.0.6s内物块运动的路程是0.2m
D.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
答案:
AB
解析:
解:
A、由振动方程式可得,t=0.6s物体的位移为y=0.1sin(2.5π×0.6)=-0.1m;
则对小球有:
h+
=
gt2
解得h=1.7m;故A正确;
B、由公式可知,简谐运动的周期T=
=
=0.8s;故B正确;
C、振幅为0.1m;故0.6s内物块运动的路程为3A=0.3m;故C错误;
D、t=0.4s=
,此时物体在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,故D错误;
故选:
AB.
12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,已知轴上x1=0处质点的振动图象如图甲所示,x2=1m处的质点的振动图象如图乙所示,则此列波的波速可能是( )
A.1000m/s
B.
m/s
C.
m/s
D.
m/s
答案:
BCD
解析:
解:
由题,T=0.004s,x2-x1=(n+
)λ,(n=0,1,2,…)
故波速:
v=
=
=
m/s,(n=0,1,2,…)
当n=0时,v=
m/s
当n=1时,v=
m/s
当n=24时,v=
m/s
而v=1000m/s时,n为非整数,不可能.
故选:
BCD
在光滑水平面上,有三条互相平行的不同材质的绳索,绳索的左端A、B、C齐平,EF、MN是分别与ABC平行的二条界线,且EA=EM.现让三条蝇索的左端同时沿水平面在ABC所在直线上开始振动,经一定时间后,两条绳索在MN界线处刚好起振,一条绳索在EF界线处刚好起振,如图所示.则下列说法正确的是( )
A.A、B、C三列波的波速相等
B.B波长最长,A、C波长一样
C.B波频率最大,A、C波频率一样
D.B波的波速是C波的二倍
答案:
BD
解析:
解:
AD、由图可以看出AB相同时间内传播的距离相等,C传播的距离为AB的一半,故AB波速相等,C的波速为AB的一半,A错误,D正确;
B、由图中的波形图可以看出B波长最长,AC波长一样,B正确;
C、设λA=λ=λC,则λB=
λ
设vA=vB=v,则vC=
v
由λ=
得:
f=
,则fA=
,fB=
,fC=
=2
,可见AC频率不一样大,C错误;
故选:
BD.
14.同一地点的甲、乙两单摆的振动图象如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两单摆的摆长相等
B.甲单摆的机械能比乙摆小
C.两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为
D.两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为
答案:
AD
解析:
解:
A、由图看出,两单摆的周期相同,同一地点g相同,由单摆的周期公式T=2π
得知,甲、乙两单摆的摆长L相等.故A正确.
B、尽管两摆的摆长和振幅相等,但由于两摆的质量未知,无法比较机械能的大小.故B错误.
C、D、摆球经过平衡位置时刻位移为零,由图象读出两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为
,故C错误,D正确;
故选:
AD.
15.一质点作简谐振动,振动图象如图所示,由图可知( )
A.4s末速度为零,加速度为负向最大
B.4s末振动系统的势能最大
C.振动周期是5s,振幅是0.02m
D.1s末,振动物体的速度为正向最大
答案:
AB
解析:
解:
AB、4s末质点的位移为正向最大,根据a=-
知,加速度为负向最大;此时速度为零,所以机械能最大,故该时刻振动系统的势能最大,故AB正确;
C、由图知,振动周期为T=4s,振幅为A=0.02m.故C错误.
D、1s末图象切线斜率为负值,说明速度为负向,且最大,故D错误.
故选:
AB
16.如图为某简谐运动图象,若t=0时,质点正经过O点向b运动,则下列说法正确的是( )
A.质点在0.7s时的位移方向向左,且正在远离平衡位置运动
B.质点在1.5s时的位移最大,方向向左
C.质点在1.2s到1.4s过程中,质点的位移在增加,方向向左
D.质点在1.6s到1.8s过程中,质点的位移正在增大,方向向左
答案:
BC
解析:
解:
由题:
t=0时,质点正经过O点向b运动,说明向右的位移为正.
A、质点在0.7s时的位移是正值,说明位移向右,位移在减小,则知质点正靠近平衡位置,故A错误.
B、由图看出,质点在1.5s时的位移最大,为负值,说明位移方向向左.故B正确.
C、质点在1.2s到1.4s过程中,质点的位移在增加,位移为负值,说明位移向左,故C正确.
D、质点在1.6s到1.8s过程中,质点的位移正在减小,位移为负值,说明位移向左,故D错误.
故选:
BC
评卷人
得 分
三.简答题(共__小题)
17.如图1所示是演示沙摆振动图象的实验装置,沙摆的摆动可看作简谐运动.用测力探头和计算机组成的实验装置来测定沙摆摆动过程中摆线受到的拉力(沙摆摆角小于5°),计算机屏幕上得到如图2所示的F-t图象,那么:
(1)此单摆的周期为______秒.
(2)利用所给数据可算出此沙摆的摆长约为______m.(结果均保留二位有效数字,g取10m/s2,π2≈10)
解析:
解:
(1)由F-t图象得到:
拉力F的周期为TF=1.4s-1.0s=0.4s,则单摆的周期为T=0.8s.
(2)根据单摆的周期公式T=2
得,沙摆的摆长L=
=
=0.16m.
故答案为:
(1)0.80;
(2)0.16
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- 高中物理 选修 34 机械振动 机械波