内容正文:
大荔县城郊中学高二下学期第一次月考模拟3
一、单选题(共32分)
1. 如图所示,一单摆在AB之间做简谐运动,O为平衡位置,下列说法正确的是( )
A. 在O点合外力为零
B. 从A到B的过程,摆线拉力的冲量为零
C. 任意半个周期内,合力的冲量可能为零
D. 任意半个周期内,合力做的功可能不为零
【答案】C
【解析】
【详解】A.在O点合外力提供向心力,故A错误;
B.冲量等于力与时间的乘积,摆线拉力的冲量不为零,故B错误;
D.任意半个周期内,速度大小不变。动能不变,合力做功一定为零,故D错误;
C.最大位移处,速度均为零,则动量不变,合力冲量可能为零,故C正确。
故选C。
2. 如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增大。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放,释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成1个周期的振动时,小球丙恰好到达另一侧最高点,同时小球乙、丁恰好到最低点。则( )
A. 小球丙到达另一侧最高点时加速度为零
B. 小球甲、丙的摆长之比为1:4
C. 小球甲、丁的摆长之比为
D. 小球甲、乙的振动周期之比为4:3
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球丙到达另一侧最高点时有重力沿切向的分力提供回复力,加速度不为0,故A错误;
B.由单摆周期公式
可得
则甲完成一次全振动,乙、丙、丁一定没有完成一次全振动,由题意可得
则小球甲、丙的摆长之比为,故B正确;
C.小球甲、丁的摆长之比为,故C错误;
D.小球甲、乙的振动周期之比为,故D错误。
故选B。
3. 如图为港珠澳大桥,为保障大桥安全,需加装一种工程减震装置,叫作调谐质量阻尼器,该装置是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制系统,附加在需要振动控制的主结构上。主结构在外界作用下产生振动时,能带动减振装置一起振动,当满足一定条件时,能最大限度地降低主结构的振动,达到减振的效果。关于该调谐质量阻尼器下列说法正确的是( )
A. 工作时减震装置与主结构振动周期一定相同
B. 调谐质量阻尼器和主结构固有频率相等时,减震效果最好
C. 减震质量越大减震效果越好
D. 主结构振动时调谐质量阻尼器和主结构振动频率相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.调谐质量阻尼器是受迫振动,在稳态阶段,其振动周期等于主结构的振动周期,但在启动的暂态阶段,周期并不完全相同,故A错误;
B.调谐质量阻尼器的固有频率和主结构受迫振动的频率相等时,减震效果最好,故B错误;
C.减震质量的大小会影响阻尼器的固有频率,若阻尼器的固有频率和主结构受迫振动的频率差距较大,则不能起到较好的减震效果,故C错误;
D.主结构振动时,调谐质量阻尼器做受迫振动,其振动频率和主结构振动频率相等,故D正确。
故选D。
4. 关于机械波,下列说法正确的是( )
A. 机械波可以在真空中传播
B. 机械波在介质中的传播速度只与波源的振动频率有关
C. 蝙蝠能够在夜间飞行中避开障碍物是利用了超声波的衍射性质
D. 在机械波传播过程中,各质点的振动周期和起振方向均相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.机械波需要介质才能传播,真空中无介质,因此不能在真空中传播,故A错误;
B.机械波的传播速度取决于介质的性质(如密度和弹性模量),与波源频率无关,故B错误;
C.蝙蝠利用超声波的回声定位(反射原理)探测障碍物,而非衍射(衍射是波绕过障碍物的现象),故C错误;
D.在机械波传播中,各质点的振动周期由波源决定,因此相同;起振方向由波源初始振动方向决定,因此也相同(波动性质),故D正确。
故选D。
5. 江西光学仪器厂在调试镜头组件时,如图(a)所示,矩形玻璃砖abcd平行于光屏P放置于其上方,两束平行的同种单色光、斜射到玻璃砖的面,穿过玻璃砖下表面后,射在光屏上形成两个亮斑。由于设计需求,技术人员需将玻璃砖更换为更薄的同材质矩形玻璃砖,不考虑光在玻璃砖内的反射,其他条件和状态保持不变。更换后,光屏上的两个亮斑( )
A. 位置左移,距离不变 B. 位置左移,距离变小
C. 位置右移,距离不变 D. 位置右移,距离变大
【答案】C
【解析】
【详解】作出光路图,如图所示
只减小玻璃砖的厚度,由于入射点右移,出射点也右移,则光屏上的两个亮斑的位置右移;由于入射角不变,折射角也不变,则光屏上的两个亮斑之间的距离不变。
故选C。
6. 一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,激光器离水面的竖直距离为h。他发现只有当α大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是( )
A. 水的折射率为
B. 救援人员感觉到的激光器处于水面以下的位置大于h
C. 当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收不到激光光束
D. 当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意可知,发现只有当大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,刚说明时激光恰好发生全反射,根据临界角公式则有
解得折射率,故A错误;
B.救援人员感觉到激光器的深度比实际深度浅,故深度应小于h,故B错误;
CD.当他以向水面发射激光时,在水面的入射角,则岸上救援人员能接收激光光束,且方向与水面夹角小于60°,故C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复振动,振幅为A,周期为T,O为平衡位置,P0为ON的中点,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用
B. 弹簧振子每经过时间,通过的距离均为A
C. 振子由O运动至P0,所用的时间为
D. 振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力的作用,回复力是效果力,由其他力提供,故A错误;
B.弹簧振子每经过时间,通过的距离不一定为A,可能为0,故B错误;
C.由简谐振动位移关系式有
当时,有,
解得,故C错误;
D.由简谐振动的回复力公式,则振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小,故D正确。
故选D。
8. 关于物理概念的描述,下列说法正确的是( )
A. 由于功是标量,所以的功大于的功
B. 若一个力对物体做功为零,则该物体一定处于静止状态
C. 两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定为负
D. 若质点做简谐运动,若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也为正值
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于功是标量,但有正负,正负不表示大小和方向,而代表的是动力做功还是阻力做功,所以的功小于的功,故A错误;
B.若一个力对物体做功为零,可能是力与物体的位移方向垂直,则该物体不一定处于静止状态,故B错误;
C.摩擦一定会生热,根据能量守恒,热量一定是从物体损失的机械能转化的,物体机械能损失,就意味着两个物体克服滑动摩擦力做功,也就是滑动摩擦力做功的总和是负功,故C正确;
D.质点做简谐运动时若位移为负值,速度可能为正值,也可能为负值,由于加速度方向始终与位移方向相反,则加速度一定为正值,故D错误。
故选C。
二、多选题(共12分)
9. 如图甲所示,在平面内存在均匀介质,波源位于处,质点位于处。时刻波源开始振动,质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 波的周期为4s B. 波的波长为4m
C. 波的波速为 D. 从时刻经4s质点向右移动2m
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据图乙可知波的周期,故A正确;
C.根据图乙可知时,波传播到质点处,可得波速,故C错误;
B.根据A、C选项,可得波长,故B正确;
D.在波的传播过程中,介质中的质点并不会随波迁移,而是在各自的平衡位置附近做往复振动。根据图乙可知,质点的振动方向在轴方向,所以质点不会向右移动,故D错误。
故选AB。
10. 如图甲所示,O点为单摆的固定悬点,将摆球拉到A点由静止释放并计时,摆球在A、C之间小角度来回摆动,力传感器测出摆线上的拉力随时间变化的规律如图乙所示。已知,选向右为正方向,取重力加速度大小。( )
A. 单摆的周期为
B. 单摆的摆长
C. 单摆偏离平衡位置的位移随时间的表达式
D. 单摆偏离平衡位置的位移随时间的表达式
【答案】BC
【解析】
【详解】A.单摆的周期为,A错误;
B.根据,可得单摆的摆长,B正确;
CD.因振幅,初相位,可知单摆偏离平衡位置的位移随时间的表达式,C正确,D错误。
故选BC。
三、实验题(共12分)
11. 某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为98.50cm,摆球直径为2.0cm,则
(1)该摆摆长为___________cm。
(2)如果他测得的g值偏小,可能的原因是( )
A. 测摆线长时摆线拉得过紧
B. 摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C. 开始计时,秒表过迟按下
D. 实验中误将49次全振动数为50次
(3)为了提高实验的准确度,在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T,从而得出几组对应的L和T的数值,再以L为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线(如图),并求得该直线的斜率K。则重力加速度g=___________(用k表示),若某同学不小心每次都把小球直径当作半径代入来计算摆长,则用此表达式计算得到的g值会___________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)99.50 (2)B
(3) ①. ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,摆长L=98.50+1.0cm=99.50cm
【小问2详解】
根据单摆的周期公式
得
A.测摆线时摆线拉得过紧,则摆长的测量量偏大,则测得的重力加速度偏大。故A错误;
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,而测得的摆长偏小,则测得重力加速度偏小。故B正确;
C.开始计时,秒表过迟按下,测得单摆的周期偏小,则测得的重力加速度偏大。故C错误;
D.实验中误将49次全振动数为50次。测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大。故D错误。故选B。
【小问3详解】
[1][2]根据
得
则图线的斜率
解得重力加速度
若某同学不小心每次都把小球直径当作半径代入来计算摆长,可知T2-L图像的斜率不变,计算得到的g值不变。
四、解答题(共44分)
12. 贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉,图(a)的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑,可采用超声横波法进行无损检测,获得其弹性模量等力学参数,从而采取相应的保护措施。在某次检测中,有一列简谐横波在木材中沿轴传播,时刻的波形图如图(b)所示,位于轴上的质点的振动图像如图(c)所示。求:
(1)波在木材中的传播方向及速度;
(2)在时间内,质点运动的路程。
【答案】(1)传播方向沿轴负方向,
(2)
【解析】
【小问1详解】
由P点的振动图像可知,t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动,结合波形图可知,波传播方向沿轴负方向;
根据波形图可知波长,证据振动图像可知周期。
波在木材中的传播速度
【小问2详解】
时间关系,可知时间内,质点完成了3个全振动,故其运动的路程
13. 如图甲所示,a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点,相距2m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)若该波在介质中传播的速度为10m/s,求该波的波长;
(2)若该波的波长大于2m,且沿x轴正方向传播,求波速v。
【答案】(1)8m(2)
【解析】
【详解】(1)根据振动图像可得周期为
根据波速公式有
代人数据,解得
(2)如果波沿x轴正方向传播,则有
而由于
可得
有
波速
14. 夜晚,景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆,若水中点光源离水面距离为1m,在水面上观察到发光圆的半径为,已知真空中光速,求:
(1)水的折射率n;
(2)光在水中传播的速度v。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
光从水中射向空气,当入射角达到某一角度时,发生全反射,如图所示
由几何关系可以得到此时入射角满足
由全反射条件,
解得
【小问2详解】
光在水中传播的速度
解得
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大荔县城郊中学高二下学期第一次月考模拟3
一、单选题(共32分)
1. 如图所示,一单摆在AB之间做简谐运动,O为平衡位置,下列说法正确的是( )
A. 在O点合外力为零
B. 从A到B的过程,摆线拉力的冲量为零
C. 任意半个周期内,合力的冲量可能为零
D. 任意半个周期内,合力做的功可能不为零
2. 如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增大。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放,释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成1个周期的振动时,小球丙恰好到达另一侧最高点,同时小球乙、丁恰好到最低点。则( )
A. 小球丙到达另一侧最高点时加速度为零
B. 小球甲、丙的摆长之比为1:4
C. 小球甲、丁的摆长之比为
D. 小球甲、乙的振动周期之比为4:3
3. 如图为港珠澳大桥,为保障大桥安全,需加装一种工程减震装置,叫作调谐质量阻尼器,该装置是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制系统,附加在需要振动控制的主结构上。主结构在外界作用下产生振动时,能带动减振装置一起振动,当满足一定条件时,能最大限度地降低主结构的振动,达到减振的效果。关于该调谐质量阻尼器下列说法正确的是( )
A. 工作时减震装置与主结构振动周期一定相同
B. 调谐质量阻尼器和主结构固有频率相等时,减震效果最好
C. 减震质量越大减震效果越好
D. 主结构振动时调谐质量阻尼器和主结构振动频率相等
4. 关于机械波,下列说法正确的是( )
A. 机械波可以在真空中传播
B. 机械波在介质中的传播速度只与波源的振动频率有关
C. 蝙蝠能够在夜间飞行中避开障碍物是利用了超声波的衍射性质
D. 在机械波传播过程中,各质点的振动周期和起振方向均相同
5. 江西光学仪器厂在调试镜头组件时,如图(a)所示,矩形玻璃砖abcd平行于光屏P放置于其上方,两束平行的同种单色光、斜射到玻璃砖的面,穿过玻璃砖下表面后,射在光屏上形成两个亮斑。由于设计需求,技术人员需将玻璃砖更换为更薄的同材质矩形玻璃砖,不考虑光在玻璃砖内的反射,其他条件和状态保持不变。更换后,光屏上的两个亮斑( )
A. 位置左移,距离不变 B. 位置左移,距离变小
C. 位置右移,距离不变 D. 位置右移,距离变大
6. 一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,激光器离水面的竖直距离为h。他发现只有当α大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是( )
A. 水的折射率为
B. 救援人员感觉到的激光器处于水面以下的位置大于h
C. 当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收不到激光光束
D. 当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
7. 如图所示,弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复振动,振幅为A,周期为T,O为平衡位置,P0为ON的中点,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用
B. 弹簧振子每经过时间,通过的距离均为A
C. 振子由O运动至P0,所用的时间为
D. 振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小
8. 关于物理概念的描述,下列说法正确的是( )
A. 由于功是标量,所以的功大于的功
B. 若一个力对物体做功为零,则该物体一定处于静止状态
C. 两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定为负
D. 若质点做简谐运动,若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也为正值
二、多选题(共12分)
9. 如图甲所示,在平面内存在均匀介质,波源位于处,质点位于处。时刻波源开始振动,质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 波的周期为4s B. 波的波长为4m
C. 波的波速为 D. 从时刻经4s质点向右移动2m
10. 如图甲所示,O点为单摆的固定悬点,将摆球拉到A点由静止释放并计时,摆球在A、C之间小角度来回摆动,力传感器测出摆线上的拉力随时间变化的规律如图乙所示。已知,选向右为正方向,取重力加速度大小。( )
A. 单摆的周期为
B. 单摆的摆长
C. 单摆偏离平衡位置的位移随时间的表达式
D. 单摆偏离平衡位置的位移随时间的表达式
三、实验题(共12分)
11. 某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为98.50cm,摆球直径为2.0cm,则
(1)该摆摆长为___________cm。
(2)如果他测得的g值偏小,可能的原因是( )
A. 测摆线长时摆线拉得过紧
B. 摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C. 开始计时,秒表过迟按下
D. 实验中误将49次全振动数为50次
(3)为了提高实验的准确度,在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T,从而得出几组对应的L和T的数值,再以L为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线(如图),并求得该直线的斜率K。则重力加速度g=___________(用k表示),若某同学不小心每次都把小球直径当作半径代入来计算摆长,则用此表达式计算得到的g值会___________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
四、解答题(共44分)
12. 贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉,图(a)的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑,可采用超声横波法进行无损检测,获得其弹性模量等力学参数,从而采取相应的保护措施。在某次检测中,有一列简谐横波在木材中沿轴传播,时刻的波形图如图(b)所示,位于轴上的质点的振动图像如图(c)所示。求:
(1)波在木材中的传播方向及速度;
(2)在时间内,质点运动的路程。
13. 如图甲所示,a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点,相距2m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)若该波在介质中传播的速度为10m/s,求该波的波长;
(2)若该波的波长大于2m,且沿x轴正方向传播,求波速v。
14. 夜晚,景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆,若水中点光源离水面距离为1m,在水面上观察到发光圆的半径为,已知真空中光速,求:
(1)水的折射率n;
(2)光在水中传播的速度v。
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