内容正文:
高二3月月考物理试题
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 随着时代发展,人们对机械振动与机械波有了更深的了解与紧密的应用,下列现象关于振动与波的说法正确是( )
A. 雷声轰鸣不绝,是声波的折射
B. 降噪耳机的降噪过程应用的是声波的干涉原理
C. 通信的信号中,信号属于横波,信号属于纵波
D. 只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多,波才能发生衍射
【答案】B
【解析】
【详解】A.雷声轰鸣不绝,是由于声音在云层间来回传播,这是声音的反射,A错误;
B.降噪过程应用的是干涉相消原理,B正确;
C.信号和信号都属于横波,C错误;
D.衍射是波的特有属性,在任何条件下都会发生衍射,只有障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或小得多,波才会发生明显的衍射,D错误。
故选B。
2. 如图所示,张紧的水平绳上吊着甲、乙、丙三个小球。乙球靠近甲球,但两者的悬线长度不同;丙球远离甲球,但两者的悬线长度相同。让甲球在垂直于水平绳的方向摆动,经足够长的时间,系统振动稳定后,关于乙、丙两球振动的周期、及振幅、的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】让甲球在垂直于水平绳的方向摆动,乙、丙两球在甲球的驱动下做受迫振动,稳定时,乙、丙两球振动的频率都与甲球振动的频率相同,即乙、丙两球振动的周期都与甲球振动的周期相同;乙、丙两球在甲球的驱动下做受迫振动,由于甲球的振动频率等于丙球的固有频率,丙球发生共振,丙球振幅比乙球振幅大。
故选B。
3. 固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波,当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片,显示出此时波的图样。下列说法正确的是( )
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧多
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,波源右侧的波纹较密集,则说明振动片正在向图中N一侧移动。故A错误;
B.波的传播速度取决于介质,所以图中振动片两侧的水波传播速度一样快。故B错误;
C.图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多,则振动片右侧接收到的水波频率更高。故C正确;
D.波源向右移动,则波传播到右边的时间小于左边,所以在相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧少。故D错误。
故选C。
4. 如图甲,一只小鸟飞到树枝上休息,从它与树枝接触之后的一段时间内,其上下振动的图像如图乙,速度取向下为正。以下说法正确的是( )
A. 时刻小鸟速度向下达到最大,树枝对其弹力达到最大
B. 时刻小鸟处于最低位置
C. 时刻小鸟处于静止状态,所受合力为零
D. 时刻小鸟处在最高点
【答案】B
【解析】
【详解】A.时刻小鸟的速度最大,此时小鸟受力平衡,即所受弹力等于重力,此后小鸟向下做减速运动,树枝对其弹力逐渐增大,故时刻,树枝对其弹力未达到最大,故A错误;
BC.时间内,小鸟向下运动,时刻小鸟的速度为0,这一瞬间停止了向下的运动,即将向上运动,小鸟处于最低位置。根据简谐运动的特征可知,此时加速度方向向上,达到最大值,根据牛顿第二定律可知树枝对小鸟弹力与小鸟重力的合力提供加速度,故弹力大于重力,且弹力最大,小鸟处于超重状态,所受合力不为零,故B正确,C错误;
D.时刻小鸟向上运动到了最大速度后向上做减速运动,故此时在平衡位置处,不是最高点,故D错误。
故选B。
5. 某健身者挥舞健身绳锻炼臂力,图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形。图乙为绳上质点M的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波速大小为0.25m/s
C. 若Q点平衡位置坐标为3.5m,Q质点的振动方程为
D. 从时计时,再经过,P点经过的路程为0.7m
【答案】C
【解析】
【详解】A.质点后开始向y轴负方向运动,根据同侧法可知简谐波在向x轴负方向传播,故A错误;
B.根据图甲可知道简谐横波的波长为
同时根据图乙可知周期
波速
故B错误;
C.若质点Q平衡位置坐标为,根据简谐横波在时刻的波形图,可知此时Q的y轴位置为其初始振动位置,可得振动方程为
故C正确;
D.时,质点在最大位移处,再经过即,P点经过的路程大于,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,树梢的摆动可视为周期12s、振幅1.2m的简谐运动。某时刻开始计时,36s后树梢向右偏离平衡位置0.6m。下列说法正确的是( )
A. 开始计时的时刻树梢恰位于平衡位置
B. 树梢做简谐运动的“圆频率”约为0.08Hz
C. 树梢在开始计时后的36s内通过的路程为4.8m
D. 再经过4s,树梢可能处于向左偏离平衡位置1.2m处
【答案】D
【解析】
【详解】A.如果开始计时的时刻树梢恰位于平衡位置,经过36s,即3T,则树梢恰位于平衡位置,故A错误;
B.树梢做简谐运动的“圆频率”约为
故B错误;
C.树梢在开始计时后的36s内通过的路程为
故C错误;
D.36s后树梢向右偏离平衡位置0.6m
因为
解得
或
当
时,再经过4s,树梢可能处于向左偏离平衡位置1.2m处,故D正确。
故选D。
7. 如图所示为一款玩具“弹簧公仔”,该玩具由头部、轻弹簧及底座组成,已知公仔头部质量为 m,弹簧劲度系数为k,底座质量为。压缩公仔头部,然后由静止释放公仔头部,此后公仔头部在竖直方向上做简谐运动。重力加速度为 g,当公仔头部运动至最高点时,底座对桌面的压力刚好为零,弹簧始终在弹性限度内。下列说法中正确的是( )
A. 公仔头部做简谐运动的振幅为
B. 公仔头部运动至最高点时,头部的加速度为 g
C. 公仔头部有最大速度时,弹簧处于原长
D. 公仔头部运动至最低点时,桌面对底座支持力的大小为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.公仔头部在最高点时,对底座受力分析,由底座平衡条件得弹簧弹力大小
对公仔头部分析可知,此时回复力为最大值
解得此时的加速度大小为
又因为回复力最大值
联立解得振幅
故A正确,B错误;
C.公仔头部有最大速度时,回复力为0,即弹簧的弹力和公仔头部的重力等大反向,弹簧处于压缩状态,故C错误;
D.根据简谐运动的对称性,当公仔头部运动到最低点时,回复力有最大值,即
解得此时弹簧弹力大小为
故底座对桌面的压力大小为
根据牛顿第三定律可知,桌面对底座支持力的大小为3mg,故D错误。
故选A。
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.2 m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是( )
A. 0.4 m B. 0.2 m C. 0.1 m D. 0.08 m
【答案】AD
【解析】
【详解】根据题意得
当 时,
当 时,
AD正确,BC错误。
故选AD。
9. 如图甲,战绳运动是用来减脂的一项爆发性运动。某次用手握住绳子的左端,将其拉平后沿竖直方向抖动并开始计时。时刻绳中各质点的位置和波形如图乙所示,质点1到达下方最大位移处时,质点5恰到达上方最大位移处,相邻编号质点平衡位置间的距离为。下列说法正确的有( )
A. 起始时绳子的左端先向上抖动
B. 这列波的波长为
C. 绳中每个质点的振动周期为
D. 时刻,质点6的加速度与速度方向相反
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.波的传播是由前一个质点带动后一个质点,则由图中质点7的运动方向可知,起始时绳子的左端先向上抖动,故A正确;
BC.由图可知,
解得,
故B错误,C正确;
D.根据,结合题图可知,t时刻,质点6的加速度方向向下、速度方向向上,两者方向相反,故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示,一光滑竖直管内有一轻弹簧,轻弹簧的下端固定在地面上,上端自由伸长,将一小球从轻弹簧上端恰好与弹簧接触处由静止释放,忽略空气阻力,小球做简谐运动,运动过程中通过、两点的加速度大小分别为 、 为当地的重力加速度。小球向下经过点时开始计时,时刻经过点,该小球的简谐运动的周期可能是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【解析】
【详解】由题可知,小球的最大回复力为,设该振动的振幅为,在平衡位置时有
当点在平衡位置上方,点在平衡位置下方时,根据点的加速度大小为,可得小球在点时回复力为 ,则点在平衡位置上方 处
根据点的加速度大小为,可得小球在点的回复力为 ,则点在平衡位置下方 处
若小球向下经过点时开始计时,时刻小球向下经过点,则有
解得此时小球的简谐运动的周期可能为
若小球向下经过点时开始计时,时刻小球向上经过点,则有
解得此时小球的简谐运动的周期可能为
当、两点都在平衡位置下方时,点在平衡位置下方 处,点在平衡位置下方 处
若小球向下经过点时开始计时,时刻小球向下经过点,则有
解得此时小球的简谐运动的周期可能为
若小球向下经过点时开始计时,时刻小球向上经过点,则有
解得此时小球的简谐运动的周期可能为
故选ACD。
三、实验题:本大题共1小题,共9分。
11. 智能手机中的“近距秒表”功能实时记录运动物体距手机距离和时间的关系。现用手机、小球、铁架台、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置,来测量重力加速度,实验步骤如下:
①在小球自然悬垂的状态下,用米尺测出摆线长L,用游标卡尺测得小球的直径为d。
②把智能手机正面朝上放在悬点的正下方,接着往侧边拉开小球,并用夹子夹住。
③打开夹子释放小球,小球运动,取下夹子。
④运行手机“近距秒表”功能,记录下小球距手机距离和时间的关系。
⑤改变摆线长和夹子的位置,重复实验测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
(1)如图丙,用游标卡尺测得小球的直径d=_____________。
(2)某次实验中“近距秒表”描绘的小球距手机距离和时间的关系如图乙所示,则单摆的周期_____________s。
(3)得到多组摆线长及相应的周期后,作出了图线,如图丁所示,图线的斜率为k,由此得到当地重力加速度g=_____________。
【答案】(1)20.75
(2)2 (3)
【解析】
【小问1详解】
小球的直径为
【小问2详解】
单摆的周期为
【小问3详解】
根据单摆的周期公式得
解得
斜率为
解得
四、计算题:本大题共4小题,共40分。
12. 有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动,已知B、C间的距离为20cm,振子在2s内完成了10次全振动。若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t=0),经过个周期振子有负向最大位移。
(1)求振子的振幅和周期;
(2)写出振子的振动方程。
【答案】(1)A=10cm,T=0.2s;(2)
【解析】
【详解】(1)弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动,已知xBC=20cm,可得振幅为
A==cm=10cm
振子在t=2s内完成了n=10次全振动,则周期为
(2)由于A=10cm,T=0.2s,可得
由于从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t=0),经过个周期振子有负向最大位移,故振子的初相为
故振子的振动方程为
13. 如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=1s时的波形,质点P从t=0时刻开始计时的振动方程为y=-4sinπt(cm),若该简谐横波的波速为v=12m/s。求:
(1)波的传播方向以及质点P的横坐标;
(2)t=1s到t=3.5s的时间内,坐标原点处的质点通过的路程。
【答案】(1)波的传播方向沿x轴的正方向,10m
(2)
【解析】
【小问1详解】
由质点P的振动方程y=-4sinπt(cm)
可知,t=1s时质点P正处在平衡位置向上振动,则波的传播方向沿x轴的正方向,该波的周期为
简谐横波的波长为
由图可知,质点P的横坐标值应为10m
【小问2详解】
设坐标原点处质点的振动方程为
由图可知A=4cm
由图可知,t=1s时原点处质点的位移为y=2cm
t=3.5s时坐标原点处质点的位移为
又
则该时间内坐标原点处的质点通过的路程为
14. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,其平衡位置相距1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)求质点a在0~2.6s时间内的运动路程;
(2)若该波的波长大于0.8m,求波速大小。
【答案】(1)52cm
(2)或
【解析】
【小问1详解】
根据振动图像可得周期为,振幅A=4cm
因,故质点a在0~2.6s时间内的运动路程
【小问2详解】
如果波沿方向传播,则有
解得
因该波的波长大于0.8m,即
解得
故
则波长为
所以波速为
如果波沿方向传播,则有
解得
因该波的波长大于0.8m,即
解得
故
则波长为
所以波速为
15. 两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两列波的波速均为,波源的振幅分别为3cm和2cm。图为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的A,两质点刚开始振动。质点的平衡位置处于处。
(1)求两列波相遇的时刻;
(2)若以点开始振动时为计时起点,写出点的振动方程;
(3)求、之间(不包含、两点)合振动振幅最大的点的平衡位置坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)(0.4m,0)、(0.6m,0)
【解析】
【小问1详解】
两列简谐波的波前相距,两列波经时间相遇,则
解得
【小问2详解】
由图可知两列波同时到达点,引起质点的振动方向相反;所以两列波在点的振动减弱,即点的振幅
又两列波的波长均为,可得质点的振动周期
故质点的振动方程
【小问3详解】
令、之间合振动振幅最大的点(即加强点)的横坐标为x,则加强点到两波源的波程差为
由两波源起振的方向相反,则波程差为(n=0,±1,±2,±3…)的位置为振动加强点,则有(n=0,±1,±2,±3…)
解得
即、之间(不包含、两点)合振动振幅最大的点的平衡位置坐标(0.4m,0)、(0.6m,0)。
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高二3月月考物理试题
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 随着时代发展,人们对机械振动与机械波有了更深的了解与紧密的应用,下列现象关于振动与波的说法正确是( )
A. 雷声轰鸣不绝,是声波的折射
B. 降噪耳机的降噪过程应用的是声波的干涉原理
C. 通信的信号中,信号属于横波,信号属于纵波
D. 只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多,波才能发生衍射
2. 如图所示,张紧的水平绳上吊着甲、乙、丙三个小球。乙球靠近甲球,但两者的悬线长度不同;丙球远离甲球,但两者的悬线长度相同。让甲球在垂直于水平绳的方向摆动,经足够长的时间,系统振动稳定后,关于乙、丙两球振动的周期、及振幅、的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波,当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片,显示出此时波的图样。下列说法正确的是( )
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧多
4. 如图甲,一只小鸟飞到树枝上休息,从它与树枝接触之后的一段时间内,其上下振动的图像如图乙,速度取向下为正。以下说法正确的是( )
A. 时刻小鸟速度向下达到最大,树枝对其弹力达到最大
B. 时刻小鸟处于最低位置
C. 时刻小鸟处于静止状态,所受合力为零
D. 时刻小鸟处在最高点
5. 某健身者挥舞健身绳锻炼臂力,图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形。图乙为绳上质点M的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波速大小为0.25m/s
C. 若Q点平衡位置坐标为3.5m,Q质点的振动方程为
D. 从时计时,再经过,P点经过的路程为0.7m
6. 如图所示,树梢的摆动可视为周期12s、振幅1.2m的简谐运动。某时刻开始计时,36s后树梢向右偏离平衡位置0.6m。下列说法正确的是( )
A. 开始计时的时刻树梢恰位于平衡位置
B. 树梢做简谐运动的“圆频率”约为0.08Hz
C. 树梢在开始计时后的36s内通过的路程为4.8m
D. 再经过4s,树梢可能处于向左偏离平衡位置1.2m处
7. 如图所示为一款玩具“弹簧公仔”,该玩具由头部、轻弹簧及底座组成,已知公仔头部质量为 m,弹簧劲度系数为k,底座质量为。压缩公仔头部,然后由静止释放公仔头部,此后公仔头部在竖直方向上做简谐运动。重力加速度为 g,当公仔头部运动至最高点时,底座对桌面的压力刚好为零,弹簧始终在弹性限度内。下列说法中正确的是( )
A. 公仔头部做简谐运动的振幅为
B. 公仔头部运动至最高点时,头部的加速度为 g
C. 公仔头部有最大速度时,弹簧处于原长
D. 公仔头部运动至最低点时,桌面对底座支持力的大小为
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.2 m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是( )
A. 0.4 m B. 0.2 m C. 0.1 m D. 0.08 m
9. 如图甲,战绳运动是用来减脂的一项爆发性运动。某次用手握住绳子的左端,将其拉平后沿竖直方向抖动并开始计时。时刻绳中各质点的位置和波形如图乙所示,质点1到达下方最大位移处时,质点5恰到达上方最大位移处,相邻编号质点平衡位置间的距离为。下列说法正确的有( )
A. 起始时绳子的左端先向上抖动
B. 这列波的波长为
C. 绳中每个质点的振动周期为
D. 时刻,质点6的加速度与速度方向相反
10. 如图所示,一光滑竖直管内有一轻弹簧,轻弹簧的下端固定在地面上,上端自由伸长,将一小球从轻弹簧上端恰好与弹簧接触处由静止释放,忽略空气阻力,小球做简谐运动,运动过程中通过、两点的加速度大小分别为 、 为当地的重力加速度。小球向下经过点时开始计时,时刻经过点,该小球的简谐运动的周期可能是( )
A. B. C. D.
三、实验题:本大题共1小题,共9分。
11. 智能手机中的“近距秒表”功能实时记录运动物体距手机距离和时间的关系。现用手机、小球、铁架台、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置,来测量重力加速度,实验步骤如下:
①在小球自然悬垂的状态下,用米尺测出摆线长L,用游标卡尺测得小球的直径为d。
②把智能手机正面朝上放在悬点的正下方,接着往侧边拉开小球,并用夹子夹住。
③打开夹子释放小球,小球运动,取下夹子。
④运行手机“近距秒表”功能,记录下小球距手机距离和时间的关系。
⑤改变摆线长和夹子的位置,重复实验测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
(1)如图丙,用游标卡尺测得小球的直径d=_____________。
(2)某次实验中“近距秒表”描绘的小球距手机距离和时间的关系如图乙所示,则单摆的周期_____________s。
(3)得到多组摆线长及相应的周期后,作出了图线,如图丁所示,图线的斜率为k,由此得到当地重力加速度g=_____________。
四、计算题:本大题共4小题,共40分。
12. 有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动,已知B、C间的距离为20cm,振子在2s内完成了10次全振动。若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t=0),经过个周期振子有负向最大位移。
(1)求振子的振幅和周期;
(2)写出振子的振动方程。
13. 如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=1s时的波形,质点P从t=0时刻开始计时的振动方程为y=-4sinπt(cm),若该简谐横波的波速为v=12m/s。求:
(1)波的传播方向以及质点P的横坐标;
(2)t=1s到t=3.5s的时间内,坐标原点处的质点通过的路程。
14. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,其平衡位置相距1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)求质点a在0~2.6s时间内的运动路程;
(2)若该波的波长大于0.8m,求波速大小。
15. 两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两列波的波速均为,波源的振幅分别为3cm和2cm。图为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的A,两质点刚开始振动。质点的平衡位置处于处。
(1)求两列波相遇的时刻;
(2)若以点开始振动时为计时起点,写出点的振动方程;
(3)求、之间(不包含、两点)合振动振幅最大的点的平衡位置坐标。
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