高中物理鲁科版 过关检测选修3-4　全册检测 Word版含解析

一、选择题
1.做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是(　　)
A.位移
B.速度
C.加速度
D.回复力
答案　B　做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,位移、回复力和加速度是确定不变的,而速度的方向可能不同,故A、C、D错误,B正确。
2.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=A sin
π
4
t,则质点(　　)
A.第1 s末与第2 s末的位移相同
B.第1 s末与第3 s末的速度相同
C.3 s末至5 s末的位移方向都相同
D.3 s末至5 s末的速度方向都相同
答案　D　由x=A sin
π
4
t知周期T=8 s。第1 s、第3 s、第5 s 间分别相差2 s,恰好是
1
4
个周期,根据简谐运动图像中的对称性可知D选项正确。
3.如图是一质点做简谐运动的振动图像。关于该质点的运动,下列说法正确的是(　　)
/
A.0.025 s和0.075 s两个时刻的速度大小和方向都相同
B.0.025 s和0.075 s两个时刻的加速度大小和方向都相同
C.0.025 s时刻速度和加速度方向相同
D.从0.025 s算起的四分之一个周期内该质点的路程为0.5 cm
答案　B　从图像可知0.025 s和0.075 s两个时刻的速度大小相同但方向不同,故A错误;这两个时刻的加速度大小和方向均相同,B正确;0.025 s时刻,速度方向为y轴负方向,而加速度方向为y轴正方向,故C错误;从0.025 s算起的四分之一周期内该质点的路程小于 0.5 cm,故D错误。
4.如图是甲、乙两个单摆做简谐运动的图像,以向右的方向作为摆球偏离平衡位置位移的正方向,从t=0时刻起,当甲第一次到达右方最大位移处时(　　)
/
A.乙在平衡位置的左方,正向右运动
B.乙在平衡位置的左方,正向左运动
C.乙在平衡位置的右方,正向右运动
D.乙在平衡位置的右方,正向左运动
答案　D　当甲第一次到达正向最大位移处时是在1.5 s末,从图像可以看出,此时乙的位移为正,即乙在平衡位置右侧;另外,位移图像斜率表示速度,此时乙的斜率为负,即表示乙在向左运动。
5.(2017东城期末)如图甲所示,一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统。圆盘静止时,让小球做简谐运动,其振动图像如图乙所示。圆盘匀速转动时,小球做受迫振动。小球振动稳定时,下列说法正确的是(　　)
/
A.小球振动的固有频率是4 Hz
B.小球做受迫振动时周期一定是4 s
C.圆盘转动周期在4 s附近时,小球振幅显著增大
D.圆盘转动周期在4 s附近时,小球振幅显著减小
答案　C　从振动图像可以看出小球振动的固有周期为4 s,固有频率为0.25 Hz,A错;小球在做受迫振动时的频率决定于圆盘转动的频率,B错;驱动力频率(周期)与固有频率(周期)相同时,振幅最大,C对D错。
6.一列简谐波沿x轴正方向传播,某时刻波形图如图甲所示,a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置。如再过
3
2
个周期,其中某质点继续振动的图像如图乙所示,则该质点是　(　　)
/
A.a处质点 B.b处质点
C.c处质点 D.d处质点
答案　D　再过
3
2
个周期,质点经平衡位置向上振动,从而可以判断出只有d处质点符合要求。
7.根据多普勒效应,下列说法中正确的有(　　)
A.多普勒效应只适用于声波
B.当波源和观察者同向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C.当波源和观察者相向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
D.当波源和观察者反向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
答案　C　当波源与观察者相互接近,观察者接收到的频率比波源的频率高,反之则低。故C正确。
8.如图所示,有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,图中实线和虚线分别是该波在t=0和t=0.03 s 时刻的波形图,则(　　)
/
A.该波的波速可能是10 m/s
B.该波的频率可能是25 Hz
C.t=0时,x=1.4 m处质点的加速度方向沿y轴正方向
D.各质点在0.03 s内随波迁移0.9 m
答案　B　由题意可知,波沿x轴正方向传播,在0.03 s内沿x轴正方向传播的位移x=
3
4
+n
λ(n=0,1,2,3…),波速v=
??
??
=
3
4
+n
0.03
×1.2 m/s=(40n+30)m/s(n=0,1,2,3…),选项A错误;频率f=
??
??
=
40??+30
1.2
Hz,将25 Hz代入得n=0,选项B正确;t=0时,x=1.4 m处质点在x轴上方,回复力指向平衡位置,此处的质点的加速度方向沿y轴负方向,选项C错误;各质点在平衡位置附近振动并不随波迁移,选项D错误。
9.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某一时刻的波形图如图所示,此时质点P、S跟质点Q、R的振动位移大小相等、方向相反。由图可知,在此后的任一时刻(　　)
/
A.质点P和S的振动加速度大小和方向总相同
B.质点P和Q的振动位移大小总相同、方向总相反
C.质点P和S的振动速度大小和方向总相同
D.质点P和R的振动加速度大小总相同、方向总相反
答案　D　相隔波长整数倍距离的两质点,振动状态总相同,相隔半波长奇数倍距离的两质点,振动状态总相反。由波动图像可得,P、R两点相隔半个波长,所以在振动过程中的位移、加速度总是大小相等、方向相反,D对。
10.如图所示,振幅、频率均相同的两列波相遇,实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。某时刻,M点处波峰与波峰相遇,下列说法中正确的是(　　)
/
A.该时刻质点O正处于平衡位置
B.P、N两质点始终处在平衡位置
C.随着时间的推移,质点M将沿波的传播方向向O点处移动
D.从该时刻起,经过二分之一周期,质点M将到达平衡位置
答案　B　由图知O点处波谷和波谷相遇,质点O处于波谷位置,A项错误。P、N两点处波峰与波谷相遇,由于两列波的振幅相同,故P、N两质点的位移始终为零,B项对。质点在各自的平衡位置附近振动,不会随波迁移,C项错。从该时刻起,经二分之一周期,质点M将到达波谷位置,D项错。
二、非选择题
11.①在一次“用单摆测定重力加速度”的实验中,图甲中的O点是摆线的悬点,a、b两点分别是摆球的上沿和下沿,则该单摆的摆长l=　　　m。乙图为测量周期用的秒表,长针转一周的时间为30 s,表盘上部的小圆共30个小格,每小格30 s。该单摆全振动n=50次时,表盘指针的位置如图乙所示,所用时间t=　　　s。用以上直接测量的物理量的符号表示重力加速度的计算式g=　　　(不必代入具体数值)。?
/
②某同学测量数据如表,请在图2中画出L-T2图像。
L/m
0.400
0.500
0.600
0.800
1.20
T2/s2
1.60
2.10
2.40
3.20
4.80
/
图2
由图像可得重力加速度g=　　　m/s2(保留三位有效数字)。?
③某同学在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,那么他得到的实验图像可能是下列图像中的　　　。?
/
答案　①0.916 0(0.915 9~0.916 1)　96.3　
4
π
2
??
2
l
??
2
②如图所示　9.86　③B
/
解析　①摆长l=L+
??
2
,由题图得摆线长L=0.908 0 m,直径D=0.016 0 m,所以l=0.916 0 m。
所用时间t应为小表盘读数1.5分钟(90秒)与大表盘读数6.3秒之和,即t=96.3 s,秒表不估读。
由T=2π
??
??
且T=
??
??
,得g=
4
π
2
??
2
l
??
2
。
②由单摆周期公式T=2π
??
??
,得:L=
??
4
π
2
T2;
L-T2图线斜率为k=
??
4
π
2
,可得:g=4π2k,
由图像可得:k=
1.20-0.400
4.80-1.60
m/s2=0.25 m/s2,
可得:g=4×3.142×0.25 m/s2=9.86 m/s2。
③在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,可知:L=
??
4
π
2
T2-L0,可知B正确,A、C、D错误。
12.如图所示是两个单摆的振动图像。
/
(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少?
(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向,从t=0起,乙第一次到达右方最大位移时,甲振动到了什么位置?向什么方向运动?
答案　(1)1∶4　(2)见解析
解析　由图像知T甲=4 s,T乙=8 s,(1)由T=2π
??
??
得
??
甲
??
乙
=
??
甲
2
??
乙
2
=
4
2
8
2
=
1
4
。
(2)由于乙的周期T乙=2T甲,故乙由平衡位置第一次到达右方最大位移处时,振动了
1
4
个周期,历时2 s,此时甲已经过半个周期,因此摆球刚好回到平衡位置且向左运动。
13.在一列横波的传播方向上有点P和点Q,两点间距离为30 m,它们的振动图像如图所示。问:
(1)若P点距波源近,P点波速多大;
(2)若Q点距波源近,Q点波速多大。
/
答案　(1)
300
4??+3
m/s　(2)
300
4??+1
m/s
解析　(1)P点距波源近,表明P点先于Q点振动。由图可知,P点的振动状态传到Q点需要时间Δt=(0.4n+0.3) s
∴vP=
Δ??
Δ??
=
30
0.4??+0.3
m/s=
300
4??+3
m/s
(2)若Q点距波源近,表明Q先于波源振动,如图可知,Q点的振动状态传到P点需要时间Δt=(0.4n+0.1) s
∴vQ=
Δ??
Δ??
=
30
0.4??+0.1
m/s=
300
4??+1
m/s