安徽省合肥市皖智高级中学2024-2025学年高二下学期物理限时练：机械振动 机械波

合肥皖智高级中学高二下学期物理限时练(一)参考答案 训练内容：机械振动 机械波 1．C 解析：拨动琴弦后，琴弦没有受到驱动力作用，其振动是自由振动，故A错误；拨动琴弦时力量越大琴弦振幅越大，不会影响频率，故B错误；改变琴弦振动长度，会改变琴弦的固有频率，故C正确；琴弦振动时周期为固有周期，保持不变，故D错误。 故选C。 2．D 解析：小球经过点时开始计时，经过首次到达C点，可知小球振动的周期为，选项A错误；小球由C点到B点加速度先减小后增加，选项B错误； 末，即经过了5个周期，小球回到B点，则小球位移为，选项C错误；振幅A=0.1m，，小球经过点时开始计时，小球的位移-时间关系为，选项D正确。故选D。 3．B 解析：由振动图像可知，甲、乙单摆的周期， 根据单摆周期公式，可知：，故A错误； 对乙单摆有，，故 由图可知，时刻，乙单摆的位移为0，且向负方向运动，故乙单摆的振动方程为，故B正确；单摆的机械能与摆球的质量、振幅等因素有关，仅从振动图像无法判断两单摆小球的质量关系，所以不能比较机械能的大小，故C错误； 内，甲、乙摆球均从平衡位置向最高点运动，故甲、乙摆球的重力势能均增大，故D错误。故选B。 4．B 解析：由振动图像可知P质点在时正在向y轴正向运动，根据波形平移法可知，波向轴正方向传播，故A错误；由波形图可知波长为，由振动图像可知周期为，则波速为，故B正确；从到，处质点振动的时间为，由于时，处的质点处于波谷位置，则处的质点在时质点经过平衡位置向y轴负方向运动，故C错误；由于这列波的波长为，则若波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物，不能发生明显衍射，但能发生衍射，故D错误。故选B。 5．D 解析：根据速度分解规律可知，圆盘上的小圆柱线速度在垂直于T形支架上侧水平线的分速度等于支架运动的速度，可知，圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时，T形支架的瞬时速度达到最大值，大小恰好等于小圆柱线速度，故A错误；小球振动稳定后，它振动的频率等于圆盘上的小圆柱圆周运动的频率，则有，故B错误；图中小圆柱至最高点与最低点时，小球也恰好运动至最高点与最低点，即小球简谐运动的振幅恰好等于小圆柱圆周运动的半径，即小圆柱体圆周运动的半径为0.05m，则圆盘的半径大于0.05m，故C错误；绳子上产生的波的传播速度，D正确。故选D。 6．A 解析：由振动图像可知，处质点在时在平衡位置，向轴正方向运动，且该波的周期为：，波的传播方向不确定，当波沿轴正方向传播时，有：，则波长为： 由可得： 若波沿轴负方向传播，则 则波长为：波速： 代入数据可知A选项不可能。故选A。 7．C 解析：波源的起振方向与波最前端质点的起振方向相同，从波形图中可看出波源P产生的波起振方向沿y轴负方向，波源Q产生的波起振方向沿y轴正方向，方向相反，A错误；如图可知波源Q产生的波波长为，已知波在同种均匀介质中传播速度相同，所以，，可得周期为：，频率为：，B错误；由于这两列波的波长相等，波速相等，所以频率也相等，这两列波能发生干涉，由于x=0处质点到这两列波最前端的距离差为2m，等于半波长的整数倍，所以x=0处质点为振动加强点，振幅为，C正确；这两列波的波长相同，所以这两列波发生衍射的难易程度相同，D错误。故选C。 8．BCD 解析：由题图乙可知，时刻小球所受弹力最大，方向竖直向上，所以小球处于最低点，A错误；根据对称性，小球在最高点和最低点时的加速度大小相等，方向相反。小球在最高点时有，小球在最低点时有 解得：，B正确；，由题图乙可知，解得：，C正确； 由于，小球在时间内通过的路程 D正确。故选BCD。 9．BD 解析：质点Q振动的a-t图像如图乙所示的周期为，根据回复力，结合甲图振幅为，可得质点Q振动图像如图所示，由振动图像可知，时刻质点Q沿y轴正方向运动，根据同侧法（质点的振动方向和波的传播方向在波的同一侧）判断地震横波沿x轴负方向传播，故时刻，根据同侧法质点P沿y轴负方向运动，故A错误； 由图甲可知，解得：；由图乙可知 故地震横波的传播波速为：，故B正确； 时，质点Q的加速度为y轴负方向最大值，根据牛顿第二定律，回复力也为y轴负向最大值，根据，质点Q位移为y轴正向的最大值，故质点Q振动到波峰，故C错误；因为振幅，周期，则一个周期内，质点运动的路程为 ，而时间：，在时P点向下振动，则在经过一个周期后P的速度正在减小，在此后的时间内其路程小于，故0~5s的时间内，质点P所走的路程小于50cm，故D正确。故选BD。 10．AC 解析：由题意可得，相邻的波峰和波谷距离为，故波的波长为 根据简谐振动的位移时间变化关系，可得故机械波的周期 得传播速度为，故A正确；由图像可知，OD距离2m为一个完整的波长，时刻，O、D均在波峰，且平面内只有一个完整的波形，则O点此时第二次出现波峰，可知，故B错误；根据勾股定律可得，C点到两波源之间的距离差，但由于O点处的波源垂直于xOy水平面沿z轴正方向振动，B点处的波源垂直于xOy水平面沿z轴负方向振动，可知振动稳定后，C处质点为振动的减弱点，故C正确；至时间内，波源B的振动传播到C所需时间为，则波源B的振动传播到C点时，C处的质点振动了个周期，则，波源O的振动传播到C点的时间为，则至时间内，C处质点只振动了个周期，则，由于振动稳定后，C处质点为振动的减弱点，所以C点其运动的路：，故D错误。故选AC。 11．(12分)(1) B 0.97 (2) A B (3)D (4)9.6 解析：(1)用游标卡尺测量摆球的直径时，摆球应置于外测量抓的下侧，可知，图甲所示，操作正确的是B；根据游标卡尺的读数规律，该读数为9mm+0.1×7mm=0.97cm (2)摆线长度应远远大于摆球直径，即摆线选择适当长一些，为了避免摆线长度发生变化，不能够选择弹性较大的橡皮绳，可知，应选择长约1m的细线。故选A。 为了避免摆线长度发生变化，实验中应用铁夹夹住摆线上端，可知，图丙所示，安装摆线时应选择B。 (3)为了使单摆运动近似为简谐运动，应把单摆从平衡位置拉开以内的摆角，为了减小计时误差，应在摆球运动到最低点的同时开始计时，故A错误；测量摆球连续通过最低点60次的时间t，则有，解得：单摆周期为，故B错误； 为了减小空气阻力影响，实验中应选择质量较大、体积较小的摆球，有利于减小重力加速度的测量误差，故C错误；根据单摆周期公式，解得：，摆线上端未牢固地系于悬点，摆动过程中出现松动，摆长测量值偏小，则测量出的重力加速度g值偏小，故D正确。故选D。 (4)根据单摆周期公式，解得：，结合图丁有 解得： 12．(16分) (1)4m/s，波源起振方向向下 (6分) (2)1.4m (10分) 解析：(1)内，波向右传播12m距离，故 由同侧法可知，时，处的质点即将向下振动，则波源起振方向向下； (2)由图乙可知，又，得： 波传到质点a用时， 则质点a振动时间 由 振幅 可知质点a运动路程 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 合肥皖智高级中学高二下学期物理限时练(一) 训练内容：机械振动 机械波 满分：100分 时间：45分钟 一、单选题（每小题6分，共42分） 1．古筝，弹拨弦鸣乐器，又名汉筝、秦筝，是汉民族古老的民族乐器，拨动琴弦能弹出“宫商角徵羽”五声音阶。结合机械振动相关知识，下列分析正确的是( ) A．拨动琴弦后琴弦的振动是受迫振动 B．拨动琴弦时力量越大声音频率越高 C．改变琴弦振动长度其固有频率不同 D．琴弦振动时周期越来越小 2．如图所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在BC两点之间做简谐运动，BC相距，小球经过点时开始计时，经过首次到达C点。下列说法正确的是( ) A．小球振动的周期为 B．小球由C点到B点加速度不断减小 C．末小球位移为 D．小球的位移-时间关系为 3．如图所示是同一地点的甲、乙两单摆的部分振动图像，下列说法正确的是( ) A．甲、乙两单摆的摆长之比为 B．乙单摆的振动方程 C．甲单摆的机械能小于乙单摆的机械能 D．内，甲摆球的重力势能增大，乙摆球的重力势能减小 4．一列简谐横波沿轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是( ) A．波向轴负方向传播 B．波速为 C．处的质点在时向y轴正方向运动 D．若波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物，则无法衍射 5．如图1所示，一个竖直圆盘绕a匀速转动，周期，固定在圆盘上的小圆柱b带动一个T形支架在竖直方向上下振动，T形支架下面固定一小球组成的振动系统，一轻质长绳与小球相连。某时刻绳子的某段波形如图2中实线所示。则( ) A．圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时，T形支架的瞬时速度为零 B．小球振动稳定后，它振动的频率是 C．圆盘的半径为0.05m D．绳子上产生的波的传播速度为 6．一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播，已知时的部分波形图如图甲所示，且平衡位置在处质点的振动图像如图乙所示，则该机械波的波速不可能为( ) A． B． C． D． 7．两列机械波在同种介质中相向而行，P、Q为两列波的波源，某时刻的波形如图所示，已知波源P产生的波传播速度为10m/s，下列判断正确的是( ) A．两波源P、Q的起振方向相同 B．波源Q振动的频率为0.4Hz C．x=0处质点振动稳定后的振幅为45cm D．波源Q产生的波更容易发生明显衍射 二、多选题（每小题10分，共30分，漏选得5分） 8．如图甲所示的弹簧振子沿竖直方向做简谐运动，从某一时刻开始计时，规定竖直向上为正方向，得到弹簧对小球的弹力F与运动时间t的关系图像如图乙所示。若重力加速度大小为，图像的坐标值为已知量，则下列说法正确的是( ) A．时刻小球处于最高点 B．小球的质量为 C．弹簧振子振动的周期为 D．若弹簧振子的振幅为A，则从计时开始到时，小球通过的路程为15A 9．“地震预警”是指在地震发生后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。地震监测站监测到一列地震横波，某时刻的波形图如图甲所示，已知P点是平衡位置在处的质点，Q点的平衡位置坐标为，以此时刻做为计时起点，质点Q振动的a-t图像如图乙所示。则下列说法正确的是( ) A．质点P沿y轴正方向运动 B．地震横波的传播波速为9m/s C．时，质点Q振动到波谷 D．0~5s的时间内，质点P所走的路程小于50cm 10．如图所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内。O点处的波源1从时刻开始沿垂直于xOy水平面的z轴做简谐运动，其位移随时间变化关系，产生的机械波在xOy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷。t1=0.8s时，在B点处的波源2也开始垂直于xOy水平面沿z轴负方向开始做简谐运动，其振动的周期、振幅与波源1相同，下列说法正确的是( ) A．该机械波的传播速度为5m/s B．t0=0.4s C．振动稳定后，C处质点为振动的减弱点 D．至时间内，C处质点运动的路程为16cm 三、非选择题（共28分） 11．(12分) 某学习小组利用单摆来测当地的重力加速度，装置如图所示。 (1)先用游标卡尺测量摆球的直径。如图甲所示，操作正确的是 ，正确操作后测得小球直径如图乙所示，小球直径为 cm； (2)再用刻度尺测量摆线的长度。摆线应该选用下列器材中 ； A．长约1m的细线     B．长约1m的橡皮绳     C．长约5cm的细线 如图丙所示，安装摆线时应选择 。 (3)实验过程中，下列说法正确的是______ A．把单摆从平衡位置拉开的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B．测量摆球连续通过最低点60次的时间t，则单摆周期为t/60 C．选择质量较大、体积较大的摆球，有利于减小重力加速度的测量误差 D．摆线上端未牢固地系于悬点，摆动过程中出现松动，测出的重力加速度g值偏小 (4)若实验中改变摆长L，测出周期T的相关数据，作出图像，如图丁所示，请利用图像求得当地重力加速度 。（取，结果保留两位有效数字） 12．(16分) 一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O， 时开始振动，时停止振动。已知时的波形如图所示，平衡位置处的质点恰好即将振动。其中质点a的平衡位置与O的距离为求： (1)波的传播速度和波源的起振方向； (2)内质点a通过的总路程。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$