新高考物理一轮单元训练第七单元机械振动和机械波（A卷）含答案

第七单元 机械振动和机械波（A）

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：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、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是(　　)

A．位移      B．速度     C．加速度     D．回复力

2．在喜剧电影《功夫》中，包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为500 Hz，已知空气中的声速为340 m/s，则包租婆的“狮子吼”声波的波长约为(　　)

A．0.68 m     B．1.32 m     C．1.47 m     D．2.94 m

3．如图甲所示为挖掘机的顶部垂下一个大铁球并让它小角度的摆动，即可以用来拆卸混凝土建筑，可视为单摆模型，它对应的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)

A．单摆振动的周期是6 s

B．t＝2 s时，摆球的速度最大

C．摆球的质量增大，周期越大

D．该单摆的摆长约为8 m

4．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝1 s时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是(　　)

A．波沿x轴负方向传播，波速为2 m/s

B．该波可以与另一列频率为2 Hz的波发生稳定的干涉

C．波在传播过程中遇到100 m大小的障碍物能发生明显的衍射

D．某人向着波源方向奔跑，观察到的波的频率大于0.5 Hz

5．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法正确的是(　　)

A．0～1.25×10-7 s内质点M运动的路程为4 mm

B．质点M第一次位移为0.2 mm的时刻是×10-7 s

C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s

D．t＝1.5×10-7 s时质点N恰好处于波峰

6．一列波长大于3.6 m的简谐横波沿直线方向由a向b传播，a、b相距6 m，a、b两质点的振动图像如图所示。由此可知(　　)

A．3 s末a、b两质点的位移相同

B．该波的波速为2 m/s

C．该波的波长为4 m

D．该波由a传播到b历时1.5 s

7．如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点，则下列说法正确的是(　　)

A．P点到两波源的距离差等于1.5λ

B．S1波在该区域传播速度更大

C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱

D．两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长之间

8．如图甲、乙分别为两列横波Ⅰ、Ⅱ的振动图像，t＝0时刻分别同时从图丙的A、B两点开始向四周传播，并在t＝2 s时恰好相遇，已知A、B相距0.8 m，C为AB中点，D距A点0.15 m，则(　　)

A．直线上A、B外侧均为振动加强点

B．直线上A、B间（不包括A、B点）共有6个振动加强点

C．t＝4 s内直线上C点通过的路程为零

D．t＝3.75 s时D点经平衡位置向上振动

二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是(　　)

A．小女孩从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高

B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高

C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变

D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低

10．在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如图所示，可以肯定的是(　　)

A．a波源的频率为b波源频率的2倍

B．a波的波长为b波波长的2倍

C．a、b两列波叠加能产生干涉

D．通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显

11．在用单摆测重力加速度实验中，下面说法中正确的是(　　)

A．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球可供选择，应选用铁球作摆球

B．测量单摆周期时，应从摆球经过最高点时开始计时

C．若细绳的质量不可忽略，实验中测得的重力加速度值较真实值偏大

D．将全振动次数n误记为(n＋1)，测得的重力加速度值较真实值偏大

12．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝T时刻，该波的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点。图乙表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是(　　)

A．质点Q的振动图象与图乙相同

B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大

C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大

D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图乙所示

三、非选择题：本题共6小题，共60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。

13．(6分)如图甲所示，位于惠州东南部的大亚湾有着延绵曲折的黄金海岸，这里有近百个千姿百态的岛屿，呈弯月状分布，被誉为“海上小桂林”。某同学和爸爸乘船在大亚湾游玩，该同学的船停在A点，爸爸的船停在B点，如图乙所示，细心的同学发现：水波以2 m/s的速率均匀地从A点向B点传播，A、B两点相距24 m，第1个波峰经过A点至第20个波峰经过A点用时57 s，把水波看成简谐横波，则波长为___________m，该同学和爸爸___________（选填“能”或“不能”）同时处于波谷。

14．(9分)一列简谐横波沿x轴传播，振幅为10 cm。t＝0时刻，该波波形如图中实线所示，此时x＝0处的质点N沿y轴负向振动，质点M此时的纵坐标为5 cm，经过Δt＝1 s(Δt＜T)波形如图中虚线所示，则此列波的传播方向沿x轴______（填“正”或“负”）方向，该简谐横波的周期是______s，t＝0时刻质点M的横坐标是_______m。

15．(9分)在探究单摆运动的实验中：

(1)图甲是用力传感器对单摆振动过程进行测量的装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F­t图象，根据图乙的信息可得，从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为______，摆长为______（取π2＝10，重力加速度大小g＝10 m/s2）。

(2)单摆振动的回复力是______。

A．摆球所受的重力

B．摆球重力在垂直摆线方向上的分力

C．摆线对摆球的拉力

D．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力

16．(10分)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20 cm，振子在2 s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），经过周期振子有正向最大加速度。

(1)求振子的振幅和周期；

(2)在图中作出该振子的位移—时间图像；

(3)写出振子的振动方程。

17．(12分)如图所示为某简谐横波t＝0时刻的波形图，该波沿x轴正方向传播，振动周期T＝2 s，此时平衡位置为xp＝4 m质点P刚要开始振动，质点Q的平衡位置为xQ ＝15 m (Q点图中未画出)。求：

(1)这列波的传播速度及质点P的振动方程；

(2)从该时刻起，经过多长时间质点Q第二次出现波峰。

18．(14分)在某光滑水平面上建立xOy直角坐标系，一弹性绳置于y轴正半轴，A、B是绳上的两质点，绳子的一端位于坐标原点O。现让绳子的该端以x＝0.2sin 5πt(m)的规律做简谐运动，形成一列沿y轴正方向传播的横波。某时刻波刚传到A点，波形如图所示。已知OA的距离为1.0 m，OB的距离为4.0 m。求：

(1)质点振动的周期和波传播的速度的大小；

(2)绳上的B点在波峰位置的时刻。

第七单元（A）答案

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1．【答案】B

2．【答案】A

【解析】发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为500 Hz；可知“狮子吼”的频率接近500 Hz，所以“狮子吼”的波长λ＝＝0.68 m，故选A。

3．【答案】B

【解析】由图像知，单摆的周期8 s，A错误；t＝2 s时，摆球位于平衡位置，速度最大，B正确；根据单摆周期公式T＝2π，周期与质量无关，C错误；由T＝2π＝8 s，得摆长l≈16 m，D错误。

4．【答案】D

【解析】从乙图可知，t＝1 s时刻，P质点正在平衡位置向+y方向振动，则波沿x轴正方向传播，由v＝，可以计算出波速为2 m/s，A错误；波的周期是2 s，频率为0.5 Hz，与其发生干涉的波的频率也为0.5 Hz，B错误；发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，C错误；当波源和观察者相互靠近时，观察到的波的频率比波源的频率要高，D正确。

5．【答案】C

【解析】由题可知，质点M运动的路程，A错误；超声波在血管中的传播速度，C正确；根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向，当坐标 的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为0.2 mm，此时波向前传播，所用时间，B错误；质点N第一次到达波峰的时间，D错误。

6．【答案】B

【解析】由图可知，3 s末a、b两质点的位移不同，一个在平衡位置，一个在波谷，故A错误；由图可知，波的周期为T＝4 s，质点a的振动传到b用时，则该波的波速，该波的波长，根据题意，波长大于3.6m，则n只能取0，故，v＝2 m/s，，故B正确，CD错误。

7．【答案】D

【解析】由题意可知，S1、S2在空间共形成5个振动加强的区域，则P点到两波源的距离差等于λ，故A错误；S1、S2为振动情况完全相同的波源，则S1的传播速度等于S2的传播速度，故B错误；若P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动仍为最强，故C错误；因为Sl、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，所以波程差最大达到2个波长，但又小于3个波长，所以两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长之间，故D正确。

8．【答案】C

【解析】由题意知，波长为0.2 m，A、B两质点的起振方向相反，AB间距满足波长的整数倍，故A、B外侧均为减弱点，故A错误；加强点满足该点距AB的位移差为半波长的奇数倍，共有8个点，分别距A点的距离为0.05 m，0.15 m，0.25 m，0.35 m，0.45 m，0.55 m，0.65 m，0.75 m，故B错误；C点距A点0.4 m，为减弱点其位移始终为零，故C正确；D点为加强点，t＝3.25 s时，波Ⅱ刚传到D点，从平衡位置向上振动，此时波Ⅰ已在D点振动了2.5 s，也从平衡位置向上振动。再经0.5 s，质点D经平衡位置向下振动，故D错误。

二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．【答案】AD

【解析】小女孩荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，小女孩向左运动时，她感到音调变低。

10．【答案】BD

【解析】由两声源的振动图像可以看出，a波的周期是b波的2倍，由f＝可知，a波源的频率为b波源频率的倍，A错误；因为波速相等（同一介质），由波速公式v＝可知，a波的波长等于b波波长的2倍，B正确；两列波相干涉的条件是频率必须相等，可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉，C错误；波长越长，通过同一狭缝衍射越明显，a波的衍射效果比b波明显，D正确。

11．【答案】ACD

【解析】摆球应选择质量大些、体积小些的铁球，故A正确；测量周期时，应从摆球经过最低点时开始计时，故B错误；若细绳的质量不可忽略，摆长的测量值偏大，根据g＝l知重力加速度的测量值比真实值大，故C正确；将全振动次数n误记为(n＋1)，则周期的测量值偏小，根据g＝l知重力加速度的测量值比真实值大，故D正确。

12．【答案】CD

【解析】由图乙可知，在t＝T时刻，质点正在向y轴负方向振动，而从图甲可知，质点Q在t＝T正在向y轴正方向运动，故A错误；由t＝T的波形图推知，t＝0时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位置，故在t＝0时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；t＝0时刻，质点P正位于波谷，具有沿y轴正方向最大加速度，质点Q在平衡位置，加速度为零，故C正确；t＝0时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y轴正方向运动，跟乙图吻合，故D正确。

三、非选择题：本题共6小题，共60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。

13．(6分)

【答案】6    能    (每空3分)

【解析】由题意可知，波的周期，由波长公式可得，由于AB的距离恰好为波长的4倍，所以该同学和爸爸能同时处于波谷。

14．(9分)

【答案】正    2    0.4    (每空3分)

【解析】t＝0时刻，x＝0处的质点沿y轴负向振动，则此列波沿x轴正向传播；由图知，则；由图可知此波波长，则波速，根据，将代入解得，当的质点的振动情况传播到质点M时传播距离，则点M的横坐标为。

15．(9分)

【答案】(1)0.5s    0.64m    (2)B    (每空3分)

【解析】(1)摆到最低点时速度最大，绳上拉力最大，故从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为0.5s。两次拉力最大的时间间隔为半个周期，可知T＝1.6 s，单摆的周期公式T＝2π，代入数据可解得摆长l＝0.64 m。

(2)单摆振动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，B正确。

16．(10分)

【解析】(1)振幅A＝10 cm    (2分)

周期T＝s ＝0.2 s。   (2分)

(2)振子在周期时具有正的最大加速度，故有负向最大位移，其位移—时间图像如图所示。(2分)

(3)设振动方程为y＝Asin (ωt＋φ)

当t＝0时，y＝0，则sin φ＝0，得φ＝0或φ＝π

当再过较短时间，y为负值，所以φ＝π     (2分)

所以振动方程为y＝10sin (10πt＋π) cm。   (2分)

17．(12分)

【解析】(1)由图可知，该波的波长，则传播速度

    (2分)

质点P的起振方向沿y轴的正方向    (2分)

波的振幅 ，则有质点P的振动方程为。    (2分)

(2)振动由质点P传到质点Q的时间为    (2分)

从质点P开始振动到出现第二次波峰的时间    (2分)

故总时间为。    (2分)

18．(14分)

【解析】(1)由简谐运动的表达式x＝0.2sin5πt(m)可知ω＝5π＝  (2分)

解得T＝0.4 s  (2分)

由图可知λ＝2OA＝2 m，则波传播的速度大小为v＝＝ m/s＝5 m/s。 (2分)

(2)由于AB之间的距离为(4－1) m＝3 m＝1λ  (2分)

该波传到B点用时t1＝1T＝0.6 s  (2分)

则从B开始振动到处于波峰位置需要用时t2＝(nT＋T)(n＝0,1,2，…)  (2分)

故B在波峰的时刻为t＝t1＋t2＝(0.7＋0.4n) s(n＝0,1,2，…)  (2分)