2013-2014学年高中物理人教版单元测试：选修3-4 第12章 机械波

选修3-4 第十二章 机械振动与机械波
选择题
1．简谐运动的平衡位置是指( )
A．速度为零的位置 B．回复力为零的位置
C．加速度为零的位置 D．位移最大的位置
1．B　解析：简谐运动的物体，平衡位置是回复力为零的位置，选项B正确；而合外力是否为零，不同的系统是不同的，因此加速度不一定为零，比如单摆在平衡位置时存在向心加速度，选项C错误；简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大，位移为零，选项A、D均错。
2．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期为2 s，从最低点的位置向上运动时开始计时，它的振动图象如图所示，由图可知( )
A．t＝1.25 s时振子的加速度为正，速度为正
B．t＝1.7 s时振子的加速度为负，速度为负
C．t＝1.0 s时振子的速度为零，加速度为负的最大值
D．t＝1.5 s时振子的速度为零，加速度为负的最大值
2．C　解析：弹簧振子振动时，加速度的方向总是指向平衡位置，且在最大位移处，加速度值最大，在平衡位置处加速度的值为0，由题图可知，t＝1.25 s时，振子的加速度为负，t＝1.7 s时振子的加速度为正，t＝1.5 s时振子的加速度为零，故选项A、B、D均错误，只有选项C正确。
3.如图所示两木块A和B叠放在光滑水平面上，质量分别为m和M，A与B之间的最大静摩擦力为Ffm，B与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子，为使A和B在振动过程中不发生相对滑动，则( )
A．它们的振幅不能大于Ffm B．它们的振幅不能大于Ffm
C．它们的最大加速度不能大于 D．它们的最大加速度不能大于
3．BD　解析：为使A和B在振动过程中不发生相对滑动，在最大振幅时，是加速度的最大时刻，这时对A研究则有：Ffm＝mam，得am＝，故选项C错误，选项D正确；对整体研究，最大振幅即为弹簧的最大形变量，kA＝(M＋m)am，得A＝Ffm，选项A错误，选项B正确。
4．关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点群有相同的频率
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
4．BC　解析：有振源，但没有媒介物质，也不能产生机械波，选项A错误；质点只在平衡位置做往复运动，并不随波迁移，选项D错误；本题正确选项为B、C。
5.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动。由此可知( )
A．该波沿x轴正方向传播
B．c正向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
5．AC　解析：由波的传播方向和质点振动方向之间的关系可知，该波沿x轴正方向传播，B正向上运动，C向下运动，选项A、C正确。
6．下面哪些应用是利用了多普勒效应( )
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
6．AB　解析：由波的传播方向和质点振动方向之间的关系可知，该波沿x轴负方向传播，选项B正确；由题意知λ＝2 m，T＝0.08 s，则v＝＝25 m/s，选项A正确；质点不随波迁移，选项C错误；在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向，选项D错误。
7、如图所示，图甲为一列简谐波某时刻的波形，图乙表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则( )
A．若波沿x轴正方向传播，图乙为A点的振动图象
B．若波沿x轴正方向传播，图乙为B点的振动图象
C．若波沿x轴负方向传播，图乙为C点的振动图象
D．若波沿x轴负方向传播，图乙为D点的振动图象
7、BD　解析：波传播过程中质点不随波迁移，而是在平衡位置附近上、下振动，如果简谐波向右传播，右边质点跟着左边质点运动；如果向左传播，左边质点跟着右边质点运动。
图乙为振动图象，它反映了质点在0～T/4时间内由平衡位置向y轴正方向运动，在T/4～T/2时间内质点由正向最大位移处回到平衡位置。
图甲为波动图象，如果波向右传播，在0～T/4内质点B由平衡位置向正向最大位移处运动，选项B正确；同理选项D正确。
8.两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
A．在两波相遇的区域中会产生干涉 B．在两波相遇的区域中不会产生干涉
C．a点的振动始终加强 D．a点的振动始终减弱
8．B　解析：由题图知，两列波的波长不相等，而波速相同，由v＝λf知，频率f不相同，不满足波的干涉条件，故选项B正确，选项A、C、D错误。
9.如图所示是一列简谐横波在t＝0时的波形图，若波的传播速度为2 m/s，此时质点P向上振动，P、Q离开平衡位置的距离相等，下列说法正确的是( )
A．质点P的振动周期为0.25 s
B．经过任意时间，质点Q和P的振动情况总是相同的
C．经过Δt＝0.4 s，质点P向右移动0.8 m
D．经过Δt＝0.4 s，质点P仍在平衡位置，它通过的路程为0.2 m
9．B　解析：由波形图可知，波长λ＝0.4 m，振幅A＝5 cm，已知v＝2 m/s，所以T＝λ/v＝0.2 s，选项A错误；质点Q和P间的距离刚好是1个波长，选项B正确；在机械波的传播过程中，各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动，选项C错误；经过Δt＝0.4 s＝2T，质点P回到初始位置，不在平衡位置，它通过的路程是8A＝40 cm＝0.4 m，选项D错误。
10．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示。在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为9 Hz
10．B　解析：t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，由质点振动的滞后性可以断定，x＝40 m处的质点的起振方向是向下的，这显然也是波源初始时刻的振动方向，选项A错误；由于T＝＝0.1 s，f＝＝10 Hz，从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点振动了t＝T，通过的路程为s＝×4A＝0.6 m，选项B正确；此波传到接收器所需时间为Δt＝＝ s＝1.8 s，选项C错误；由多普勒效应可知，当波源向x轴正方向运动时，接收器接收到波的频率会大于10 Hz，选项D错误。
非选择题
11、如图所示中秒表的读数是 。
11、t=1min+15.2s=75.2s
12、某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中，先测得摆线长为97. 50 cm，摆球直径为2. 0 cm,然后用秒表记录了单摆振50次所用的时间，如图所示，则：
（1)该摆摆长为 cm，秒表所示读数为 s。
(2)如果测得g值偏小，可能的原因是 （ ）
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C．开始计时时，秒表过迟按下
D．实验中误将49次全振动次数记为50次
(3)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：
试以l为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图线，并利用此图线求出重力加速度。
12、（1）摆长l=l’+D/2= 98.50cm
秒表读数为t=1.5min+9.7s=99. 7 s。
(2)由单摆周期公式T=得，T=t/n。所以l偏大，g偏大；t偏大，g偏小；n偏大，g偏大，故B正确。
(3)由单摆周期公式T=得，所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线，直线料率是，所以，作出图象如图所示，求得直线料率k=4.0，
所以g=9. 86 m/s2。
13、在用单摆测定重力加速度g实验中，某同学作出的L-T2图线如图所示，此图线不过原点的原因是
.

13、没有将摆球的半径计入摆长
14.一弹簧振子在水平线段BC之间做简谐运动，已知BC间的距离为20 cm，振子在2 s内完成了10次全振动。若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t=0)，经过1/4周期振子有正向的最大加速度。
(1)求振子的振幅和周期。
(2)在图中作出该振子的位移—时间图象。
14．答案：(1)10 cm　0.2 s　(2)见解析图
解析：(1)振幅A＝10 cm，T＝ s＝0.2 s。
(2)四分之一周期时具有正向的最大加速度，故此时振子有负向最大位移。位移—时间图象如图所示。
15、如图所示实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T(1)若波速向右，波速多大？
(2)若波速向左，波速多大？
(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？
15、(1)54 m/s　(2)58 m/s　(3)波向左传播
解析：(1)波向右传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋λ(k＝0,1,2,3…)
由Δt＝知 传播时间满足Δt＝kT＋T(k＝0,1,2，3…)
由于3T＜t2－t1＜4T 因此k取3
故Δt＝3T＋T
由波形图知λ＝8 m 波速v＝
解得v＝54 m/s
(2)波向左传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋λ(k＝0,1,2,3…)
传播时间满足Δt＝kT＋T(k＝0,1,2，3…)
由3T＜t2－t1＜4T可知k取3
故Δt＝3T＋T
波速v＝ 解得v＝58 m/s
(3)波速大小为74 m/s时，波在Δt时间内传播的距离为
Δx＝vΔt＝74×0.5 m＝37 m＝(4λ＋5) m
所以波向左传播。