【大师珍藏】高考物理一轮单元训练金卷：第十六单元 机械振动与机械波（B卷）含答案

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1、一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (B)卷第 十 六 单 元 机 械 振 动 与 机 械 波注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将 准 考 证 号 条 形 码 粘贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ，写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答

2、 ： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、 (本题共 10 小题，每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分)1做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的 ，摆球经过平衡位置时速度增大为14原来的 2 倍，则单摆振动的( )A频率、振

3、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2图中，两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好接触。现将摆球 a 在两摆球线所在平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动。以 ma、m b 分别表示摆球 a、b 的质量，则( )A如果 ma mb，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B如果 ma mb，下一次碰撞将发生在平衡位置左侧C无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞可能在平衡位置左侧D无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞一定在平衡位置3如图甲所示，弹簧振子以 O 点为平衡位置，在 A、B 两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移 x 随时间 t 的变

4、化图象如图乙所示，下列说法正确的是( )At0.8 s 时，振子的速度方向向左Bt0.2 s 时，振子在 O 点右侧 6 cm 处Ct0.4 s 和 t1.2 s 时，振子的加速度完全相同Dt0.4 s 到 t0.8 s 的时间内，振子的速度逐渐减小4如图所示，弹簧下面挂一质量为 m 的物体，物体在竖直方向上做振幅为 A 的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中( )A弹簧的最大弹性势能等于 2mgAB弹簧的弹性势能和物体动能总和不变C物体在最低点时的加速度大小应为 2gD物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为 mg5如图是某时刻 t 两列波的叠加

5、图， S1、S 2 是相干波源，它们的振动情况完全相同，发出两列完全相同的水波，波峰、波谷分别用实线、虚线表示，下列说法错误的是（ ）A某时刻 B、D 质点也可能位于平衡位置BC、E 连线的中点是振动减弱点CB、D 连线的中点是振动加强点D经过半个周期，B 质点变为波峰， D 质点变为波谷6弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点 O 时开始计时，经过 0.3 s，第一次到达点 M，再经过 0.2 s 第二次到达点 M，则弹簧振子的周期可能为 ( )A0.53 s B1.4 s C1.6 s D2 s E3 s7一列简谐波沿 x 轴传播，其波源位于坐标原点 O。质点 O 刚好完成一次全振

6、动时，形成的简谐横波波形如图所示，已知波速为 8 m/s，波源 O 简谐运动的周期为 0.4 s，B 是沿波传播方向上介质中的一个质点，则( )A图中 x 轴上 O、A 之间的距离为 1.6 mB波源 O 的起振方向沿 y 轴正方向C在一个周期时间质点 A 将向右运动一个波长D图示时刻质点 B 所受的回复力方向沿 y 轴正方向移，故 C 错误；图示时刻质点 B 所受的合外力方向指向平衡位置，即沿 y 轴正方向，故 D 正确。8有一个在 y 方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图所示。下列关于图甲、乙、丙、丁的判断不正确的是(选项中 v、F、a 分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度 )( )

7、A甲可作为该物体的 vt 图像 B乙可作为该物体的 Ft 图像C丙可作为该物体的 Ft 图像 D丁可作为该物体的 at 图像9关于受迫振动和共振，下列说法正确的是( )A火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振B若驱动力的频率为 5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为 5 HzC当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大D一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个10一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t0.6 s 时刻的波形如图中的虚线所示， a、b、c 、P、Q 是介质中的质点，则下列说法正确的是

8、( )A这列波的波速可能是 50 m/sB质点 a 在这段时间内通过的路程一定小于 30 cmC质点 c 在这段时间内通过的路程可能为 60 cmD若周期 T 0.8 s，则在 t0.8 s 时刻，质点 Q 速度最大二、(本题共 4 小题，共 50 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 11(8 分) 在用“ 单摆测重力加速度 ”的实验中：(1)有下列备选器材中，需选用哪些器材较好_。A长 1 m 左右的粗一点结实棉线 B长 1 m 左右的细棉线 C带细孔的直径 2

9、 cm 左右的铁球 D带细孔的直径 2 cm 左右的橡胶球E时钟 F秒表G学生用刻度尺 H最小刻度是毫米的米尺 (2)甲同学先用米尺测得摆线长，再用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为_cm，然后用秒表记录单摆完成 50 次全振动所用的时间，从图乙可读出时间为_s。(3)实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，乙同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径。具体作法如下：第一次悬线长为 L1 时，测得振动周期为 T1；第二次增大悬线长为 L2 时，测得振动周期为 T2；根据单摆周期公式可求得重力加速度为 g =_。 （用题给符号表示）12(14 分) 如图所示，ACB 为光滑弧形槽，弧形槽半

10、径为 R，C 为弧形槽最低点，R A 。甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从 A 点由静止释放，问：B(1)两球第 1 次到达 C 点的时间之比；(2)若在弧形槽的最低点 C 的正上方 h 处由静止释放甲球，让其自由下落，同时将乙球从弧形槽左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在弧形槽最低点 C 处相遇，则甲球下落的高度 h 是多少？13(14 分) 如图甲所示为一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t1 = 0.1 s 时的波形图，A、B 两点为简谐波上平衡位置在 xA = 1.0 m、x B = 1.2 m 处的质点。图乙为质点 A 的振动图象。求：(1)该简谐横波的传播速度以及 A 点的振动方程；(2

11、)从 t = 0.1 s 时开始计时，质点 B 回到平衡位置的时间。14(14 分) 在某种均匀介质中，S 1、S 2 处有相距 4 m 的两个波源，沿垂直纸面方向做简谐运动，其周期分别为 T10.8 s 和 T20.4 s，振幅分别为 A12 cm 和 A21 cm，在该介质中形成的简谐波的波速 v5 m/s，S 处有一质点，它到 S1 的距离为 3 m，且 SS1S 1S2。在 t0 时刻，两波源同时开始垂直纸面向外振动，则求：(1)t0 时刻的振动传到 S 处的时间差；(2)t10 s 时，S 处质点离开平衡位置的位移大小。一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (B)卷第 十

12、六 单 元 机 械 振 动 与 机 械 波 答 案一、 (本题共 10 小题，每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分)1 【答案】C2 【答案】D3 【答案】A【解析】从 t0.8 s 时起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t0.8 s 时，速度方向向左， A 正确；由题图乙得振子的位移 x12sin t cm，故 t0.2 s 时，x654cm，故 B 错误；t0.4 s 和 t1.2 s 时，振子的位移方向相反，加速度方向相反，C

13、错误；t 0.4 2s 到 t 0.8 s 的 时 间 内 ， 振 子 的 位 移 逐 渐 变 小 ， 故 振 子 逐 渐 靠 近 平 衡 位 置 ， 其 速 度 逐 渐 变 大 ， 故 D 错 误 。4 【答案】A【解析】因物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，此时弹簧弹力等于零，物体的重力 mgF 回 kA ，当物体在最低点时，弹簧的弹性势能最大等于 2mgA，A 对；在最低点，由 F 回mgma 知，C 错；由 F 弹 mg F 回 得 F 弹 2mg，D 错；由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变，B 错。5 【答案】B【解析】此时 B 质点处是两列波波谷与波

14、谷相遇处，D 质点是波峰与波峰相遇处，是振动加强点，但随着时间推移，波峰与波谷位置在变化，即某时刻 B、D 质点也可能位于平衡位置，故 A 正确；质点 C 和质点 E 位置是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始终是最弱的，而 D、B 质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷，振动始终是最强的，B、D 连线上所有的点都是振动加强点，故B 错误， C 正确；从图示时刻开始，B 质点经过半个周期变为波峰， D 质点经过半个周期变为波谷，故 D 正确。6 【答案】A【解析】如图甲所示，设 O 为平衡位置，OB(OC)代表振幅，振子从 OC 所需时间为 。T4因为简谐运动具有对称性，所以振子从 MC 所用时间

15、和从 CM 所用时间相等，故 0.3 T4s 0.4 s，解得 T1.6 s；如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点 B 运动，设点 M与点0.2 s2M 关于点 O 对称，则振子从点 M经过点 B 到点 M所用的时间与振子从点 M 经过点 C 到点 M 所需时间相等，即 0.2 s。振子从点 O 到点 M、从点 M到点 O 及从点 O 到点 M 所需时间相等，为 s，故周期为 T0.5 s s0.53 s。0.3 s 0.2 s3 130 1307 【答案】AD【解析】波长 = vT = 40.8 m =3.2 m，O、A 之间的距离为 /2 =1.6 m，故 A 错误；波源 O 开始振动时

16、的运动方向与波前质点的起振方向相同，沿 y 轴负方向，故 B 错误；质点只是在平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，故 C 错误；图示时刻质点 B 所受的合外力方向指向平衡位置，即沿y 轴正方向，故 D 正确。8 【答案】ABD【解析】在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，故图乙可作为 vt 图像，A、B 错误；由Fkx 可知，回复力的图像与位移图像的相位相反，故丙可作为 Ft 图像，C 正确；又由 Fma可知 a 与 F 的图像形状相同，丙可作为 at 图像，D 错误。9 【答案】BCD【解析】火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A 错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为 5 Hz，

17、则振动系统稳定后的振动频率也一定为 5 Hz，B 正确；由共振的定义可知，C正确；根据共振现象可知，D 正确。10 【答案】AC【解析】由题图波形图可知波长 40 m，且 0.6 snT T(n0，1，2，)，解得周期 T34s(n0， 1，2，) ，当 n0 时，T0.8 s，波速 v 50 m/s，A 正确；由传播方向沿 x 轴2.44n 3 T正方向可知质点 a 在 t 时刻向上运动，当 n0 时，T0.8 s，则质点 a 在 0.6 s 内通过的路程小于 30 cm，当 n1，2，3时，质点 a 在 0.6 s 内通过的路程大于 30 cm，B 错误；若 n1，则 T s，1235波传

18、播到 c 点所用时间为 T，0.6 s ，则 0.6 s 内质点 c 振动的时间为 T T T，故在这段时14 7T4 74 14 32间内质点 c 通过的路程为 6A60 cm，C 正确；若 T0.8 s，在 t0.8 s 时刻，质点 Q 位于正向最大位移处，速度为零，选项 D 错误。二、(本题共 4 小题，共 50 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 11(8 分) 【答案】(1)BCFH (2)2.06 75.2 (3) 214()LT【解析】(1)用单摆测

19、重力加速度实验，为减小实验误差，摆线应选长 1 m 左右的细线；实验时应使用质量大且体积小，即密度大的摆球，故摆球应选直径 2 cm 左右的铁球；实验需要测出单摆的周期，因此需要选择秒表；测摆长时为减小实验误差，应选择准确度是 1 mm 的刻度尺。故需要的实验器材为：B、C、F 、H。(2)直径：主尺：2.0 cm，游标尺对齐格数：6 个格，读数：60.1 mm = 0.6 mm = 0.06 cm；所以直径为：2.0 + 0.06 = 2.06 cm；秒表读数：内圈：1 分钟 = 60 s，外圈：15.2 s，所以读数为：75.2 s。(3)设摆球的重心到线与球结点的距离为 r，根据单摆周期

20、的公式 2LTg，故 112LrTg，22LrTg，联立两式解得214()LgT。 12(14 分) 【解析】(1)甲球做自由落体运动R gt12，所以 t112 2Rg乙球沿弧形槽做简谐运动(由于 A R，可认为偏角 5)。此运动与一个摆长为 R 的单摆运动模型C相同，故此等效摆长为 R，因此乙球第 1 次到达 C 处的时间为t2 T 2 14 14 Rg 2Rg所以 t1t 22 。2(2)甲球从离弧形槽最低点 h 高处自由下落，到达 C 点的时间为 t 甲 2hg由于乙球运动的周期性，所以乙球到达 C 点的时间为t 乙 n (2n1) (n0，1，2，)T4 T2 2Rg由于甲、乙两球在

21、 C 点相遇，故 t 甲 t 乙联立解得：h (n0，1，2，)。(2n 1)22R813(14 分) 【解析】(1)由图象可知，周期 T = 0.2 s，波长 = 2 m所以 10m/svT又 2rad/，A = 20 cm所以 0sin(1)cyt。(2)由“上下坡法”可知，波沿 x 轴负方向传播，由“ 平移法”可知， “平衡位置”状态传到 B 所用的时间为： .2s0.21t根据波的对称性可知，质点 B 回到平衡位置所用的时间为(.)s2nTt，其中(n = 0，1，2，)14(14 分) 【解析】(1) 由题意可知：SS 25 mS1 在 t0 时的振动传到 S 处质点的时间： t1

22、s 0.6 sSS1v 35S2 在 t0 时的振动传到 S 处质点的时间： t2 s 1 sSS2v 55S1、S 2 在 t0 时的振动传到 S 处质点的时间差为：t t2t 1 s s0.4 s.55 35(2)t10 s 时 S 处质点按 S1 的振动规律已经振动了：t 1tt 19.4 s T1(11 34)即 t10 s 时 S1 引起 S 处质点的位移大小为： x1A 12 cmt10 s 时 S 处质点按 S2 的振动规律已经振动了：t 2tt 29 s T2(22 12)即 t10 s 时 S2 引起 S 处质点的位移为 x20t10 s 时 S 处质点离开平衡位置的位移为 S1 和 S2 单独传播引起 S 处质点位移的矢量和，故：xx 1x 2(2 0) cm2 cm 。