山东省平邑县第一中学2019-2020学年高二实验部下学期线上教学周末强化训练机械波试题

高58级实验部周末强化限时训练物理试题
总分：100分 考试时间：100分钟
一、单选题（共24分,每题3分）
1.甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知
A.0～0.5s内振子甲的速度增大，加速度减小
B.两弹簧振子加速度最大值之比一定为
C.振子甲速度为零时，振子乙速度最大
D.振子的振动周期之比为
2.甲、乙两个单摆的振动图象如图所示．根据振动图象可以断定
A.甲、乙两单摆摆长之比是4:9
B.甲、乙两单摆振动的频率之比是2:3
C.甲摆的振动能量大于乙摆的振动能量
D.乙摆的振动能量大于甲摆的振动能量
3.如图所示，处于竖直向下的匀强电场中的摆球，质量为m，半径为r，带正电荷，用长为L的细线把摆球吊在悬点O处做成单摆，则这个单摆的周期为(　　)
A.
B.
C.大于
D.小于
4.如上图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动.取向右为正，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，则由图可知（ ）
A.t=0.2s时，振子的加速度方向向左
B.t=0.6s时，振子的速度方向向右
C.t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的动能逐渐减小
D.t=0到t=2.4s的时间内，振子通过的路程是80cm
5.如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示．不计空气阻力，g取10m/s2．对于这个单摆的振动过程，下列说法中不正确的是（ ）
A.单摆的位移x随时间t变化的关系式为
B.单摆的摆长约为1.0m
C.从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D.从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
6.如图所示为一列沿x轴传播的横波在t＝0时的波形，此时
质点Q正向上运动，周期为T，则（ ）
A.该波沿x轴正方向传播
B.经过1.5T波传播的距离为12cm
C.当质点Q到达波谷时，质点P位于平衡位置且向上运动
D.当质点Q到达波谷时，质点P位于平衡位置且向下运动
7.一列沿x轴传播的简谐横波某时刻的波形图线如图甲所示。若从此时刻开始计时，则图乙表示质点P的振动图线。该波的传播速度和传播方向是（ ）

A.v＝2.0m/s，波沿x轴正方向传播 B.v＝1.0m/s，波沿x轴正方向传播
C.v＝2.0m/s，波沿x轴负方向传播 D.v＝1.0m/s，波沿x轴负方向传播
8.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1＝0时的波形图．经过t2＝0.1s，Q点振动状态传到P点，则（ ）
A.这列波的波速为40cm/s
B.t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向
C.t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动
D.t2时刻Q点正在波谷位置，速度沿y轴的正方向
二、多选题（共16分，每题4分）
9.卡车在水平道路上行驶，货物随车厢做上下方向的振动而不脱离车厢底板．设向上为正方向，其振动图像如图所示，则（ ）
A.时刻货物速度为零
B.时刻货物处于最高点
C.时刻货物处于超重状态
D.时刻货物处于超重状态

10.关于某物体受迫振动的共振曲线，下列判断正确的是（ ）
A.物体的固有频率等于
B.物体作受迫振动时的频率等于
C.物体作受迫振动时振幅相同则频率必相同
D.为避免共振发生应该让驱动力的频率远离

11.一列简谐横波沿x轴正方向传播，甲图中A、B两质点平衡位置间的距离为2m，且小于一个波长，乙图为A、B两质点的振动图象．由此可知（ ）
A.B质点在一个周期内通过的路程为8 cm
B.该机械波的周期为4s
C.该机械波的波速为4 m/s
D.t= 1.5 s时A、B两质点的位移相同
E.t=1.5 s时A、B两质点的振动速度相同

12.x＝－6 m和x＝12 m处的振源M、N均沿y轴方向做简谐运动，t＝0时刻，形成如图所示两列相向传播的简谐波，波速v＝3 m/s，下列说法正确的是( )
A.M和N的起振方向相同
B.t＝1.5 s时，x＝3 m处的质点位移等于4 cm
C.t＝3 s时，x＝－1.5 m处的质点位移等于4 cm
D.t＝2 s后，x＝6 m处的质点始终静止不动



II卷
三、实验题（共12分，每空2分）
13.某同学设计了一个测量物体质量的装置，如图所示，其中是光滑水平面，是质量为的带夹子的已知质量金属块，是待测质量的物体．已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为，其中是振子的质量，k是与弹簧的劲度系数有关的常数．当只有物体振动时，测得其振动周期为，将待测物体固定在上后，测得振动周期为，则待测物体的质量为______；如果这种装置与天平都在太空站中使用，则______．

A. 这种装置不能用来测质量，天平仍可以用来测质量
B. 这种装置仍可以用来测质量，天平不能用来测质量
C. 这种装置和天平都可以用来测质量
D. 这种装置和天平都不能用来测质量

14.在利用单摆测定重力加速度的实验中：
(1)实验中，应选用下列哪些器材为好？
①1米长细线　②1米长粗线　③10厘米细线④泡沫塑料小球　⑤小铁球　⑥秒刻度停表 ⑦时钟　⑧厘米刻度米尺　⑨毫米刻度米尺
答：____________．
(2)实验中，测出不同摆长对应的周期值T，作出T2－l图象，如图所示，T2与l的关系式是T2＝____________，利用图线上任两点A、B的坐标(x1，y1)、(x2，y2)可求出图线斜率k，再由k可求出g＝____________．

(3)在实验中，若测得的g值偏小，可能是下列原因中的（ ）
A．计算摆长时，只考虑悬线长度，而未加小球半径
B．测量周期时，将n次全振动误记为n＋1次全振动
C．计算摆长时，将悬线长加小球直径
D．单摆振动时，振幅偏小
四、解答题（共48分，15题10分，16题14分，17题10分，18题14分）
15.一弹簧振子的振动图像如图所示，求：
(1)振子简谐运动振幅A、周期T分别是多少，写出该简谐运动的表达式；
(2)振子做简谐运动20 s时的位移是多少？前20S的总路程是多少？





16.如图所示，弹簧振子在光滑水平面上以振幅A做简谐运动，质量为M的滑块上面放一个质量为m的砝码，砝码随滑块一起做简谐运动，已知弹簧的劲度系数为k，试求：
（1）使砝码随滑块一起振动的回复力是什么力?它跟位移成正比的比例常数k'等于多少?
（2）当滑块运动到振幅一半位置时，砝码所受回复力有多大?方向如何?
（3）当砝码与滑块的动摩擦因数为时，要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为多大?










17.如图所示为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知x＝0处的质点做简谐运动的振动方程为y＝5cos10πt(cm)。
①求x＝3 m处的质点P的振动周期和1 s内质点P运动的路程；
②求这列简谐波的传播速度。











18.如图甲所示，一列简谐波沿x轴传播，A、B为平衡位置相距4m的两个质点，它们的振动图像如图乙所示。求该波的波速。

















II卷答题纸
三、实验题（共12分，每空2分）

13. ； ．

14.(1) ．(2)T 2＝__________，g＝__________（3） （4）

四、解答题（共48分，15题10分，16题14分，17题10分，18题14分）
15.





16.









17.








18.



高58级实验部周末强化限时训练物理试题
一、单选题（共24分）
1.C
【解析】
A、在内振子甲向正向最大位移振动，速度减小，加速度增大，故选项A错误；
B、由振动图像读出两振子最大位移之比为，由于弹簧的劲度系数可能不同，由可知甲、乙两弹簧振子所受回复力最大值之比不一定等于，故选项B错误；
C、甲在最大位移处时，乙在平衡位置，即振子甲速度为零时，振子乙速度为最大，故选项C正确；
D、由图可知振子的振动周期之比为，故选项D错误．
2.A
【解析】
A项从单摆的位移时间图象可以看出两个单摆的周期之比为2：3，根据单摆周期公式，甲、乙两个单摆的摆长之比为：4：9，故A正确；
B项：甲、乙两个单摆的周期之比为2：3，根据 可知，两单摆的频率之比为3：2，故B错误；
C、D项：单摆的能量与振幅有关，还与振子的质量有关，由于振子的质量不知道，所以无法判断振动的能量情况，故CD错误．故选A．
3.D
【解析】
处于竖直向下的匀强电场中的摆球，竖直方向受到的合力：F合＝mg＋qE，摆球在摆动的过程中切线方向的分力：F切＝(mg＋qE)·sinθ＞mgsinθ，由于切线方向的分力增大，所以单摆的周期减小，故D正确，ABC错误．
4.A
【解析】
A．由图象乙知，t=0.2s时，振子远离平衡位置向右运动，位移增大，根据可知，回复力方向向左，则加速度方向向左，故A正确；
B．t=0.6s时，振子靠近平衡位置向左运动，所以振子的速度方向向左，故B错误；
C．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，振子的动能逐渐增大，故C错误；
D．t=0到t=2.4s的时间内，振子通过的路程是，故D错误；
5.C
【解析】
A．由振动图象读出周期，振幅，由

得到角频率，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为

A正确，不符合题意；
B．由公式
得，B正确，不符合题意；
C．从到的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，C错误，符合题意；
D．从到的过程中，摆球的位移减小，回复力减小，D正确，不符合题意。
故选C。
6.C
【解析】
A．由“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图可知，波长为4cm，经过1.5T波传播的距离为1.5倍波长即为6cm，故B错误；
CD．质点Q经过到达波谷，质点P经过位于平衡位置且向上运动，故C正确，D错误。故选C。
7.C
【解析】
由图甲可知，波长为，由图乙可知，周期为，所以波速为

由图乙可知此时质点P向上振动，结合图甲，由“同侧法”可知，波沿x轴负方向传播。故选C。
8.B
【解析】
由经过0.1s，Q点振动状态传到P点可知波向左传播的距离，从而求解波速；波向左传播3/4个波长，则质点振动了3/4个周期，由此确定P、Q质点的振动情况．
【详解】
由题意可知，0.1s内波向左传播的距离为3m，则波速，选项A错误；t2时刻Q点振动了3T/4到达了波谷位置，则此时加速度沿y轴的正方向，速度为零，选项B正确，D错误；因t2时刻，Q点的振动传到P点，可知P点正在平衡位置且向y轴的正方向运动，选项C错误；故选B.
【点睛】本题的关键是根据波形平移法确定波传播的距离和波速，分析各个特殊点的位置和状态，再分析质点的振动情况．
二、多选题（共16分）
9.BC
【解析】
A、时刻货物的位移为零，其加速度为零，货物的速度最大，故A错误；
B、时刻货物的位移为正向最大，根据简谐运动的特征得知货物处于最高点，故B正确；
C、时刻货物的位移为负向最大，根据简谐运动的特征得知其加速度为正向最大，即向上最大，根据牛顿定律得知，货物处于超重状态，故C正确；
D、时刻的时刻货物的位移为零，其加速度为零，根据牛顿定律得知，货物对车厢底板的压力等于货物的重力，故D错误；
10.AD
【解析】
A．由图可知，物体的固有频率等于f0，选项A正确；
B．物体作受迫振动时，只有当发生共振时频率才是f0，即物体做受迫振动的频率不一定等于f0，选项B错误；
C．物体作受迫振动时振幅相同，频率不一定相同，选项C错误；
D．根据产生共振的条件可知，为避免共振发生应该让驱动力的频率远离f0，选项D正确；
故选AD.
11.ABE
【解析】
根据图乙得到振幅，从而得到路程；再根据图乙得到周期，然后根据波的传播方向得到对应的波长，即可求得波速；最后根据图中质点的位置得到速度关系和位移关系．
【详解】
由图乙可得：振幅A=2cm，故波中任意质点在一个周期内通过的路程为4A=8cm，故A正确；由振动图像可知，该机械波的周期为4s，选项B正确；波由A向B传播，则A处振动比B处振动超前1s，该机械波的波速为，选项C错误；由振动图形可知，t= 1.5 s时A、B两质点的位移大小相同，方向相反；质点的振动速度大小方向都相同，选项D错误，E正确；故选ABE.
12.CD
【解析】
A.振源M的起振方向沿y轴负方向，振源N的起振方向沿y轴正方向，两振源的起振方向相反，故A错误；
BD.x＝3 m处的质点到两振源的波程差为0 m，又两振源的起振方向相反，故x＝3 m处的质点是振动减弱点，位移始终为零，同理，x＝6 m处的质点也是振动减弱点，始终静止不动，故B错误，D正确；
C.经过3 s，乙波传播的距离为
3 m/s×3 s＝9 m，
即x＝7.5 m处的振动状态传播到x＝－1.5 m处，此时x＝－1.5 m处的质点处于波峰；t＝0时刻，x＝－1.5 m处的质点位于波谷，由于
，
经过3 s，质点完成1.5次全振动，x＝－1.5 m处的质点到达波峰位置，根据波的叠加原理，此时x＝－1.5 m 处的质点位移等于4 cm，故C正确；
三、实验题（共12分）
13.(1). （2分） (2). B （2分）
【解析】
[1]根据弹簧振子做简谐运动的周期公式

得：

由题得
，
解得待测物体Q的质量为

[2]如果这种装置与天平都在太空站中使用，由于装置处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以天平不能用来测质量．弹簧振子的周期不变，这种装置仍可以用来测质量，故B符合题意．
14. (1). ①⑤⑥⑨ （2分） (2). （2分） （2分） (3). A（2分）
【解析】
(1)摆线选择1m左右的长细线，摆球选择质量大一些，体积小一些的铁球，测量时间用秒表，测量摆长用毫米刻度尺．故选①⑤⑥⑨．
(2)根据单摆的周期公式得，，
可知图线的斜率，解得g=；
(3)根据得，，
A、计算摆长时，只考虑悬线长度，而未加小球半径，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏小，故A正确；
B、测量周期时，将n次全振动误记为n+1次全振动，则周期测量值偏小，导致重力加速度测量值偏大，故B错误；
C、计算摆长时，将悬线长加小球直径，则摆长的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏大，故C错误；
D、单摆振动时，振幅偏小，不影响重力加速度的测量，故D错误．故选A．
【名师点睛】根据实验的原理确定所需要测量的物理量，从而确定所需的实验器材；根据单摆的周期公式得出T2-L的关系式，结合图线的斜率求出重力加速度；根据单摆的周期公式得出重力加速度的表达式，结合摆长或周期的测量误差分析重力加速度的测量误差．
四、解答题（共20分）
15.(1) 8cm（2分）、0.4 s（2分） 、x＝8cos(5πt)(cm)（2分）　(2)8cm（2分）、16 m（2分）
【解析】
1)由振动图像可得：
A＝8 cm，T＝0.4 s，
则ω＝＝5πrad/s
故该振子做简谐运动的表达式为：x＝8cos(5πt)(cm)．
(2)振子经过一个周期位移为0，路程为8×4 cm＝32 cm，
前20 s刚好经过了50个周期，所以20 s时振子位移x＝8cm，
振子路程s＝50×32 cm＝1600 cm＝16 m.
16.（1）滑块对砝码的静摩擦力（2分）；（3分）； （2）（3分）；方向指向平衡位置（2分）；（3）（4分）
【解析】
（1）使砝码随着滑块一起振动，砝码所受静摩擦力是产生砝码与滑块一起变加速运动的加速度．故M对m的静摩擦力是回复力．
其大小由牛顿第二定律有：f=ma
整体法求共同加速度a，则有

它跟位移成正比的比例常数

(2)当滑块运动到振动幅的一半位置时，回复力：

方向指向平衡位置
（3）从f=k′x，可以看出，当x增大时，f也增大，当f=fmax=μN时，有最大振动幅，
因此
fm=mam=μmg= k′AM
要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅

17. ①0.2s（3分），1m（3分）；②20m/s（4分）。
【解析】
①由振动方程可知，波的周期
T＝＝0.2s
1s是五个周期，质点P运动的路程是20个振幅，即
s＝20A＝1 m；
②由题图可知，波长λ＝4m，波速：
v＝＝20m/s。
18.（n=0，1，2，3）（7分）或 （n=0，1，2，3）（7分）
【解析】
根据图乙知，该列波周期：
T=0.4s
由A、B振动图像可知，若简谐波沿x轴正方向传播，振动由质点A传播到质点B所需的时间为
（n=1，2，3……）
根据波速定义式有：

联立解得：
（n=0，1，2，3）
由A、B振动图像可知，若简谐波沿x轴负方向传播，振动由质点B传播到质点A所需的时间为
（n=0，1，2，3）
根据波速定义式有：

联立解得：
（n=0，1，2，3）