1、2011 年高考物理二轮复习内化提升：机械振动和机械波章末自测时间：90 分钟 满分：100 分第卷 选择题一、选择题(本题包括 10 小题，共 40 分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不选的得0 分)1人体内部器官的固有频率为 412 Hz.1986 年，法国次声波实验室次声波泄漏，造成 30 多名农民在田间突然死亡出现这一现象的主要原因是()A次声波传播的速度快B次声波频率和人体内部器官固有频率相同，由于共振造成器官受损而死亡C人们感觉不到次声波，次声波可不知不觉地杀死人D次声波穿透能力强，穿过人体时造
2、成伤害解析：次声波的频率低于 20 Hz，当与人体内部器官的固有频率相同时，发生共振现象，造成器官受损而死亡答案：B2如图 1 所示，位于介质和分界面上的波源 S，产生两列分别沿 x 轴负方向与正方向传播的机械波若在两种介质中波的频率及传播速度分别为 f1、f2 和 v1、v2，则()图 1Af12f2，v1v2Bf1f2，v10.5v2Cf1f2，v12v2Df10.5f2，v1v2解析：同一波源的振动频率相同，f1f2，由图知 L32132，再由 vf 可知 v12v2.答案：C图 23一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 t10 时波传播到 x 轴上的质点 B，在它左边的质点 A 恰好位
3、于负最大位移处，如图 2 所示在 t20.6 s 时，质点 A 第二次出现在正的最大位移处，则()A该简谐波的波速等于 10 m/sBt20.6 s 时，质点 C 在平衡位置处且向下运动Ct20.6 s 时，质点 C 在平衡位置处且向上运动D当质点 D 第一次出现在正最大位移处时，质点 B 恰好在平衡位置且向下运动解析：质点 A 第二次出现正的最大位移所需时间 t0.6 s32T，解得周期 T0.4 s，则波速 vT 20.4 m/s5 m/s，A 错波传到 C 点需要 2vT20.2 s，此时 C 点重复质点 B的运动，在平衡位置处且向上运动，再经 t(0.60.2)s0.4 sT，质点 C
4、 的运动状态跟0.2 s 时相同，B 错，C 对质点 D 第一次出现正的最大位移时，即 x1.5 m 处质点的运动传播到 D，需要(51.5)m5 m/s0.7 s1 34T.此时质点 B 处在负最大位移处答案：C4一列平面简谐波，波速为 20 m/s，沿 x 轴正方向传播，在某一时刻这列波的图象如图 3 所示由图可知()图 3A这列波的周期是 0.2 sB质点 P、Q 此时刻的运动方向都沿 y 轴正方向C质点 P、R 在任意时刻的位移都相同D质点 P、S 在任意时刻的速度都相同解析：由图象可知 4 m，据 vT 可知 T/v4/20 s0.2 s，故 A 正确据波的传播方向与质点的振动方向的
5、关系可判断出，此时刻 P、Q 的运动方向都沿 y 轴正方向，故 B 正确由于 P、S 两个质点的平衡位置间的距离等于一个波长，故 P、S 振动完全相同，故 D 正确，C 错答案：ABD5下列说法中正确的是()A将单摆从地球赤道移到南(北)极，振动频率将变大B将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，则其振动周期将变到原来的 2倍C将单摆移至绕地球运转的人造卫星中，其振动频率将不变D在摆角很小的情况下，将单摆的振幅增大或减小，单摆的振动周期保持不变解析：单摆周期 T2lg.南(北)极处的重力加速度比赤道处大，周期变小，频率变大，选项 A 正确；由 mgGMmr2 知，从地面移至距地面高度为地
6、球半径的高度时，重力加速度将变为原来的14，则周期变为原来的 2 倍，选项 B 正确；人造卫星中的物体处于完全失重状态，单摆不会摆动，故选项 C 错误；单摆的周期与振幅无关，选项 D 正确答案：ABD图 46位于坐标原点的波源产生一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，波速为 400 m/s.已知 t0 时，波刚好传播到 x40 m 处，如图 4 所示，在 x400 m 处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A波源开始振动时方向沿 y 轴正方向B波源的振动周期为 T0.05 sC若波源向 x 轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率小于波源的频率D该简谐横波在传播过程中只有遇到尺寸小于或
7、等于 20 m 的障碍物时才会发生明显的衍射现象解析：由图象知，波源开始振动的方向沿 y 轴负方向，A 错20 m，则 Tv 20400 s0.05 s，B 正确据多普勒效应，接收器接收到的波的频率小于波源的频率，C 正确据波发生明显衍射现象的条件知 D 错答案：BC7图 5 甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上显示出沙摆的振动位移随时间变化的关系曲线已知木板被水平拉动的速度为 0.20 m/s，图乙所示的一段木板的长度为 0.60 m，则这次实验沙摆的摆长大约为(取 g2)()图 5A0.56 m B0.65 mC1.00
8、 m D2.25 m解析：由于木板匀速拉动，据 svt，则 tsv0.600.20 s3 s，显然 t2T，则 T1.5 s，据 T2Lg，可计算出摆长 L 大约为 0.56 m故 A 正确答案：A8图 6 甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点 P 以此时刻为计时起点的振动图象从该时刻起()图 6A经过 0.35 s 时，质点 Q 距平衡位置的距离小于质点 P 距平衡位置的距离B经过 0.25 s，质点 Q 的加速度大于质点 P 的加速度C经过 0.15 s，波沿 x 轴的正方向传播了 3 mD经过 0.1 s 时，质点 Q 的运动方向沿 y 轴正方向解析：由图乙知 T0.2 s，t
9、0 s 时，P 点沿 y 轴负方向运动，由此可知波沿 x 轴正方向传播，当 t0.35 s(t134T)时，P 点在波峰处，Q 点在平衡位置和波谷间，故 A 对当 t0.25 s(t114T)时，P 点在波谷，加速度 a 最大，B 错当 t0.15 s(t34T)时，波沿 x 轴正方向传播了 x34，由甲图知 4 m，所以 x3 m，C 对当 t0.1 s(t12T)时，由对称性可知，Q 点在平衡位置上方沿 y 轴负方向运动，D 错答案：AC9(2009 年四川成都高三一检)如图 7 甲所示，同一水平直线上相距 6 m 的 A、B 两处各有一个振源，C 为 A、B 连线的中点在 t00 时刻，
10、A、B 两处的质点以相同的振幅同时开始做垂直于直线 AB 的上下振动，且都只振动了一个周期，它们的振动图象分别为图乙和图丙若 A 处振源向右传播的波与 B 处振源向左传播的波在 t10.3 s 时刻于 C 点相遇，则()图 7A两列波在 A、B 间的传播速度均为 10 m/sB两列波的波长都是 4 mC在两列波相遇的过程中，中点 C 为振动加强点D在 t20.7 s 时刻，B 处质点经过平衡位置且振动方向向下解析：根据题意可知：两列波的传播速度均为 vst 30.3 m/s10 m/s，A 正确；由振动图象知两列波周期均为 0.2 s，vT100.2 m2 m，B 错误；中点 C 与两波源的路
11、程差为 0，但两波源的起始振动方向相反，故 C 为振动减弱点，C 错误；因 A 波经过 0.6 s 传播至 B 处质点，故 0.7 s 时 B 处质点的振动情况和 0.1 s 时 A 处质点的振动情况相同，0.1 s时 A 处质点正经地平衡位置向下运动，故 D 正确答案：AD图 810一简谐横波在 x 轴上传播，波源振动周期 T0.1 s，在某一时刻的波形如图 8 所示，且此时 a 点向下运动则()A波速为 20 m/s，波沿 x 轴正向传播B波速为 20 m/s，波沿 x 轴负向传播C波速为 10 m/s，波沿 x 轴负向传播D波速为 10 m/s，波沿 x 轴正向传播解析：由图象知波长 2
12、 m，则波速 vT20 m/s.根据“上坡质点向下动，下坡质点向上动”的规律，由 a 点向下运动得出波沿x 方向传播，B 正确答案：B第卷 非选择题二、填空与实验题(本题包括 2 小题，共 20 分把答案填在相应的横线上或按题目要求作答)11一列沿着 x 轴正方向传播的横波，在 t0 时刻的波形如图 9 甲所示图甲中某质点的振动图象如图乙所示图 9质点 N 的振幅是_m，振动周期为_s，图乙表示质点_(从质点 K、L、M、N 中选填)的振动图象该波的波速为_m/s.解析：由图甲可知，振幅为 0.8 m由图乙可知，振动周期 T4 s由图乙可知该质点在 t0 时，正由平衡位置向 y 轴正方向振动，
13、故它表示质点 L 的振动图象由 vT 可得，vT24 m/s0.5 m/s.答案：0.8 4 L 0.512(2009 年湖北八校一联)(1)甲、乙两同学做“用单摆测重力加速度”实验，甲同学用秒表测量单摆的周期：当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为 0，单摆每次经过最低点计一次数，当数到 n60 时秒表的示数如图甲所示，则该单摆的周期是_s(结果保留三位有效数字)；乙同学用游标卡尺测量摆球的直径如图乙所示，则游标卡尺的读数是_cm.图 10(2)在做实验时，可能导致重力加速度的测量结果偏大的有_A振幅偏小B在未悬挂摆球之前先测定好摆长C摆球做圆锥摆运动D将摆线长和球的直径之和当成了摆长解
14、析：(1)单摆每一个周期通过最低点两次，所以数 60 次的时间为 30 个周期，从秒表中读数为 67.2 s(或 67.3 s)，周期为 T t302.24 s游标卡尺主尺读数为 15 mm，游标尺第12 条刻度与主尺刻度对齐，L15 mm0.05 mm1215.60 mm1.560 cm.(2)根据单摆周期公式 T2lg可得 g42lT2，所以重力加速度测量值与振幅无关，A错；未悬挂摆球前测定摆长，l 值偏小，g 值偏小，B 错误；摆球做圆锥摆运动周期变短，g值偏大，摆线长加摆球直径作为摆长，摆长偏大，g 值偏大，CD 正确答案：(1)2.24 1.560(2)CD三、计算题(4 小题，共
15、40 分)图 1113一列横波波速 v40 cm/s，在某一时刻的波形如图 11 所示，在这一时刻质点 A 振动的速度方向沿 y 轴正方向求：(1)这列波的频率、周期和传播方向；(2)从这一时刻起在 0.5 s 内质点 B 运动的路程和位移；(3)画出再经过 0.75 s 时的波形图解析：(1)从图中可得出波长 8 cm.这列波的频率和周期分别是 fv5 Hz，T1f0.2 sA 点此刻振动的速度方向向上，说明波沿 x 轴负方向传播(2)质点 B 原来位于平衡位置，速度方向沿 y 轴负方向.0.5 s 即 2.5 个周期后质点又回到平衡位置，速度方向变为竖直向上则 B 点在 0.5 s 内的位
16、移等于零通过的路程为 s2.540.1 m1 m.(3)波形如图 12 中虚线所示图 12答案：(1)5 Hz 0.2 s 沿 x 轴负方向传播(2)1 m 0(3)略14如图 13 所示，在某介质中波源 A、B 相距 d20 m，t0 时两者开始上下振动，A只振动了半个周期，B 连续振动，所形成的波传播速度 v1.0 m/s，开始阶段两波源的振动图象如图 14 所示图 13图 14_图 15(1)在图 15 中定性画出 t14.3 s 时 A 波所达位置一定区域内的实际波形(2)求时间 t16 s 内从 A 发出的半波前进过程中所遇到的波峰个数解析：(1)波形图如图 16 所示图 16(2)
17、16 s 内两列波相对运动过的长度为llAlBd2vtd12 mA 波宽度为 aA2 vTA2 0.2 mB 波波长为 BvTB2 m可知 A 波经过了 6 个波峰答案：(1)略(2)6 个15一列简谐波沿直线传播，A、B、C 是直线上的三点，如图 17 所示，某时刻波传到B 点，A 刚好位于波谷，已知波长大于 3 m 小于 5 m，AB5 m，周期 T0.1 s，振幅 A5 cm，再经过 0.5 s，C 第一次到达波谷，则 A、C 相距多远？到此时为止，A 点运动的路程为多大？图 17解析：(1)若 AB5 m(n14)5n14m 204n1 m由于 3 m5 m所以 n1，4 m，vT40
18、 m/sACvt24 m若 AB5 m(n34)，20 m4n3此时无解(2)A 点运动路程 s0.5 s54T0.1 s4A1.25 m.答案：24 m 1.25 m16有两列简谐横波 a、b 在同一媒质中沿 x 轴正方向传播，波速均为 v2.5 m/s.在 t0 时两列波的波峰正好在 x2.5 m 处重合，如图 18 所示图 18(1)求两列波的周期 Ta 和 Tb.(2)求 t0 时两列波的波峰重合处的所有位置(3)辨析题：分析并判断在 t0 时是否存在两列波的波谷重合处某同学分析如下：既然两列波的波峰与波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在只要找到这两列波半波长的最小公倍数，即
19、可得到波谷与波谷重合处的所有位置你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些点的位置若不正确，指出错误处并通过计算说明理由解析：(1)从图中可以看出两列波的波长分别为 a2.5 m、b4.0 m，因此它们的周期分别为Taav2.52.5 s1 sTbbv4.02.5 s1.6 s.(2)两列波波长的最小公倍数为s20 mt0 时，两列波的波峰重合处的所有位置为 x(2.520k)m(k0,1,2,3，)(3)该同学的分析不正确要找两列波的波谷与波谷重合处，必须从波峰重合处出发，找到这两列波半波长的整数倍恰好相等的位置设距离 x2.5 m 为 L 处两列波的波谷与波谷相遇，并设L(2m1)a2，L(2n1)b2，式中 m、n 均为正整数只要找到相应的 m、n 即可将 a2.5 m，b4.0 m 代入并整理，得2m12n1ab4.02.585由于上式中 m、n 在整数范围内无解，所以不存在波谷与波谷重合处答案：(1)1 s 1.6 s(2)2.520k(k0,1,2,3，)(3)该同学的分析不正确
