2019年高考物理一轮单元卷：第十六单元机械振动与机械波A卷(含答案)

一轮单元训练金卷·高三·物理(A)卷第十六单元机械振动与机械波注意事项：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、选择题：本题共10小题，每小题5分。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分。

1．(2018·江西重点中学联考)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则()A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大E．振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功2．(2018·兰州一中高三质检)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．甲摆的周期比乙摆大E．在t＝0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆3.如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m．一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3 s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是()A．在t＝6 s时刻波恰好传到质点d处B．在t＝5 s时刻质点c恰好到达最高点C．质点b开始振动后，其振动周期为4 sD．在4 s<t<6 s的时间间隔内质点c向上运动E．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动4．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是()A．在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大B．在t＝0.1 s与t＝0.3 s两个时刻，弹簧振子在同一位置C．从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D．在t＝0.6 s时，弹簧振子有最小的弹性势能E．在t＝0.2 s与t＝0.6 s两个时刻，振子速度都为零5．(2018·温州八校联考)如图所示，把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中，小球在O点时，弹簧处于原长，A、B为关于O对称的两个位置，现在使小球带上负电，并让小球从B点静止释放，那么下列说法不正确的是()A．小球仍然能在A、B间做简谐运动，O点是其平衡位置B．小球从B运动到A的过程中，动能一定先增大后减小C．小球仍然能做简谐运动，但其平衡位置不在O点D．小球不可能再做简谐运动E．小球从B点运动到A点，其动能的增加量一定等于电势能的减少量6．(2018·湖北襄阳四中模拟)如图甲所示为一弹簧振子自由振动(即做简谐运动)时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力的作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中正确的是()A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 sB．由图乙可知弹簧振子的固有周期为8 sC．由图乙可知外力的周期为8 sD．如果改变外力的周期，在接近4 s的附近该弹簧振子的振幅较大E．如果改变外力的周期，在接近8 s的附近该弹簧振子的振幅较大7．(2018·济南月考)甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知()A．两弹簧振子完全相同B．两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2E．振子甲加速度为零时，振子乙速度最大8．如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab ＝6 m，ac＝8 m．在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则()A．该机械波的传播速度大小为2 m/sB．c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大C．该列波的波长是2 mD．两列波相遇后，c点振动加强E ．两列波相遇后，c 点振动先加强后减弱9．(2018·河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x ＝2 m 处的质点P 以此时刻为计时起点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．这列波的传播方向是沿x 轴正方向B ．这列波的传播速度是20 m/sC ．经过0.15 s ，质点P 沿x 轴的正方向传播了3 mD ．经过0.1 s ，质点Q 的运动方向沿y 轴正方向E ．经过0.35 s , 质点Q 距平衡位置的距离小于质点P 距平衡位置的距离10. (2015·高考海南卷)一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形如图所示，质点P 的x 坐标为3 m ．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s ，下列说法正确的是( )A ．波速为4 m/sB ．波的频率为1.25 HzC ．x 坐标为15 m 的质点在t ＝0.6 s 时恰好位于波谷D ．x 坐标为22 m 的质点在t ＝0.2 s 时恰好位于波峰E ．当质点P 位于波峰时，x 坐标为17 m 的质点恰好位于波谷二、非选择题：本大题共4小题，共60分。

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。

11．有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期T 与摆长l 的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T 2－l 图象，如图甲所示，去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A ”或“B ”)．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a 、b 两个摆球的振动图象(如图乙所示)，由图可知，两单摆摆长之比l al b＝________．在t ＝1 s 时，b 球振动的方向是__________．12．(2015·高考江苏卷)(1)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比________．A．波速变大B．波速不变C．频率变高D．频率不变(2)用2×106 Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(选填“容易”或“不容易”)发生衍射．13．实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t1＝0和t2＝0.06 s时刻的波形图．已知在t ＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动．(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若3T<0.06 s<4T，求该波的波速大小．14. 在某种均匀介质中，S1、S2处有相距4 m的两个波源，沿垂直纸面方向做简谐运动，其周期分别为T1＝0.8 s和T2＝0.4 s，振幅分别为A1＝2 cm和A2＝1 cm，在该介质中形成的简谐波的波速v ＝5 m/s，S处有一质点，它到S1的距离为3 m，且SS1⊥S1S2.在t＝0时刻，两波源同时开始垂直纸面向外振动，则求：①t ＝0时刻的振动传到S 处的时间差；②t ＝10 s 时，S 处质点离开平衡位置的位移大小．一轮单元训练金卷·高三·物理(A)卷 第十六单元 机械振动与机械波答 案1.【答案】BDE【解析】选BDE .摇把匀速转动的频率f ＝n ＝24060 Hz ＝4 Hz ，周期T ＝1f ＝0.25 s ，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A 错误，B 正确．当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz ，弹簧振子的振幅将增大，C 错误，D 正确．外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E 正确．2.【答案】ABE【解析】选ABE .可从题图上看出甲摆振幅大，B 正确；由题图知两摆周期相等，则摆长相等，因两摆球质量关系不明确，无法比较它们的机械能的大小，A 正确，C 、D 错误；t ＝0.5 s 时乙摆球在负的最大位移处，故有正向最大加速度，E 正确．3.【答案】ACD【解析】选ACD .由波的传播知t ＝6 s 时波传播的距离s ＝v t ＝2×6 m ＝12 m ，即传到d 点，选项A 正确；t ＝0时a 由平衡位置开始向下振动，t ＝3 s 时第一次到达最高点，则34T ＝3 s ，得T ＝4 s ；各质点振动周期相同，选项C 正确；波传到c 点所需时间t ＝s v ＝62 s ＝3 s ，此时c 点由平衡位置开始向下振动，1 s 后到达最低点，所以4 s<t <6 s 内质点c 向上运动，选项D 正确；5 s 时c 点正在平衡位置，选项B 错误；由v ＝λT 得λ＝v T ＝2×4 m ＝8 m ，bd 间距Δx ＝10 m ＝114λ，其振动方向并不始终相反，选项E 错误．4.【答案】BCE【解析】选BCE .t ＝0.2 s 时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度与位移大小成正比，方向与位移方向相反，A 错误；在t ＝0.1 s 与t ＝0.3 s 两个时刻，弹簧振子的位移相同，B正确；从t ＝0到t ＝0.2 s 时间内，弹簧振子从平衡位置向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，C 正确；在t ＝0.6 s 时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，D 错误；t ＝0.2 s 与t ＝0.6 s ，振子在最大位移处，速度为零，E 正确．5.【答案】ABD【解析】选ABD .小球在匀强电场中受到水平向左的电场力，设该电场力大小为F 0，小球合力为零的位置应该在O 点左侧，设为O 1，设O 1、O 点的间距为x 0，弹簧劲度系数为k ，则F 0＝kx 0；取水平向右为正方向，当小球从O 1点向右运动的位移为x 时，回复力F ＝－F 0＋k (x 0－x )＝－kx ，所以小球会以O 1点为平衡位置做简谐运动，选项A 、D 错误，C 正确；因为不知道A 点与平衡位置O 1点的位置关系，所以不能确定小球从B 运动到A 的过程中，动能如何变化，选项B 错误；小球做简谐运动的过程中，小球的动能和电势能及弹簧的弹性势能之和守恒，小球从B 点运动到A 点，弹簧的弹性势能不变，所以小球动能的增加量一定等于电势能的减少量，选项E 正确．6.【答案】ACD【解析】选ACD .图甲是弹簧振子自由振动时的图象，由图甲可知，其振动的固有周期为4 s ，A 正确、B 错误；图乙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图象，弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期，即8 s ，C 正确；当固有周期与驱动力的周期相等时，其振幅最大，驱动力的周期越接近固有周期，弹簧振子的振幅越大，D 正确、E 错误．7.【答案】CDE【解析】选CDE .从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙＝2∶1，得频率之比f 甲∶f乙＝1∶2，D 选项正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k 有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A 错误；由于弹簧的劲度系数k 不一定相同，所以两振子所受回复力(F ＝－kx )的最大值之比F 甲∶F 乙不一定为2∶1，所以B 错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，所以C 正确，同理E 也正确．8.【答案】ACD【解析】选ACD .因为经过4 s ，振动由a 点传到c 点，则波的传播速度v ＝84 m/s ＝2 m/s ，选项A 正确；c 点的振动频率先是与a 点相同，两列波相遇后c 点的振动频率仍然是不变的，选项B 错误；该波的波长为λ＝v T ＝2×1 m ＝2 m ，选项C 正确；因为bc －ac ＝2 m ＝λ，故两列波相遇后， c 点振动加强，选项D 正确、E 错误．9.【答案】ABE【解析】选ABE .由题中甲、乙两图可知，该波向x 轴正方向传播，A 正确；由题图甲知波长λ＝4 m ，由题图乙知周期T ＝0.2 s ，则波速v ＝λT ＝40.2 m/s ＝20 m/s ，B 正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C 错误；经过0.1 s ＝12T ，质点Q 的运动方向沿y 轴负方向，D 错误；经过0.35s ＝134T ，质点P 到达波峰，而质点Q 在波谷与平衡位置之间，故E 正确．10.【答案】BDE【解析】选BDE .任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4 s ，则12T ＝0.4 s ，解得T ＝0.8 s ，f ＝1T ＝1.25 Hz ，选项B 正确；由题图知：该波的波长λ＝4 m ，波速v ＝λT ＝5 m/s ，故选项A 错误；画出t ＝0.6 s 时的波形图如图所示，因15 m ＝3λ＋34λ，故x 坐标为15 m 的质点与x ＝3 m 处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，选项C 错误；画出t ＝0.2 s 时的波形图如图所示，因22 m ＝5λ＋12λ，故x ＝22 m 处的质点与x ＝2 m 处的质点振动情况一样，即在波峰位置，选项D 正确；因质点P 与x ＝17 m 处质点平衡位置间距离Δx ＝14 m ＝3λ＋12λ，故两质点振动步调相反，选项E 正确．11.【答案】B 49 沿y 轴负方向【解析】由单摆的周期公式T ＝2πl g 得：T 2＝4π2g l ，即图象的斜率k ＝4π2g，重力加速度越大，斜率越小，我们知道北京的重力加速度比南京的大，所以去北大的同学所测实验结果对应的图线是B ；从题图乙可以得出T b ＝1.5T a ，由T ＝2πl g 知，两单摆摆长之比l a l b ＝49；从题图乙可以看出，t ＝1 s 时b 球正在向负最大位移处运动，所以b 球的振动方向沿y 轴负方向．12.【答案】(1)BC (2)1.5 不容易【解析】(1)渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B 、C 正确．(2)由v ＝λf 知，超声波在结石中的波长λ1＝v 1f ，在胆汁中的波长λ2＝v 2f ，则波长之比：λ1λ2＝v 1v 2＝1.5.超声波遇到结石时，其波长远小于结石的线度，则超声波遇到结石时不容易发生衍射现象．13.【答案】(1)向右传播 (2)12.5 Hz (3)75 m/s 【解析】(1)由题意可知该波向右传播．(2)因波的传播具有周期性，设波的周期为T ，t 2＝0.06 s 时刻，则有(下列各式中n ＝0，1，2…)⎝⎛⎭⎫n ＋34T ＝0.06 s 得T ＝0.244n ＋3 s则f ＝1T ＝4n ＋30.24 Hz当n ＝0时，f 最小为 f min ＝30.24Hz ＝12.5 Hz . (3)法一：由3T <0.06 s<4T ，⎝⎛⎭⎫n ＋34T ＝0.06 s 得： n ＝3，T ＝0.016 s所以v ＝λT ＝1.20.016m/s ＝75 m/s .法二：由3T <0.06 s<4T 知，n ＝3，则波在0.06 s 内传播距离为： x ＝⎝⎛⎭⎫3＋34λ＝4.5 m v ＝x t ＝4.50.06 m/s ＝75 m/s .14.【答案】①0.4 s ②2 cm 【解析】①由题意可知：SS 2＝5 m ； S 1在t ＝0时的振动传到S 处质点的时间： t 1＝SS 1v ＝35s ＝0.6 sS 2在t ＝0时的振动传到S 处质点的时间： t 2＝SS 2v ＝55s ＝1 sS 1、S 2在t ＝0时的振动传到S 处质点的时间差为： Δt ＝t 2－t 1＝55 s －35s ＝0.4 s .②t ＝10 s 时S 处质点按S 1的振动规律已经振动了： Δt 1＝t －t 1＝9.4 s ＝⎝⎛⎭⎫11＋34T 1 即t ＝10 s 时S 1引起S 处质点的位移大小为：x 1＝A 1＝2 cm ；t ＝10 s 时S 处质点按S 2的振动规律已经振动了： Δt 2＝t －t 2＝9 s ＝⎝⎛⎭⎫22＋12T 2 即t ＝10 s 时S 2引起S 处质点的位移为x 2＝0；t ＝10 s 时S 处质点离开平衡位置的位移为S 1和S 2单独传播引起S 处质点位移的矢量和，故：x ＝x 1＋x 2＝(2＋0) cm ＝2 cm .。