高二物理选修3-4机械振动和机械波单元测试题

《机械振动和机械波》单元测试题
姓名： 得分：
一、本题共20小题；每小题4分，共80分；在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确，有的小题由多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.一平台沿竖直方向做简谐运动,一物体置于振动平台上随平台一起运动.当振动平台处于什么位置时,物体对台面的正压力最大( )
A .当振动平台运动到最高点时
B .当振动平台向下运动过振动中心点时
C .当振动平台运动到最低点时
D .当振动平台向上运动过振动中心点时 2.如图所示，在质量为m 0的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量为m (m 0>m )的A 、B 两物体，箱子放在水平地面上，平衡后剪断A 、B 间的连线，A 将做简谐运动，当A 运动到最高点时，木箱对地面的压力为（ ）
A .m 0g
B .(m 0 - m )g
C .(m 0 + m )g
D .(m 0 + 2m )g
3.振源A 带动细绳振动，某时刻形成的横波如图甲所示，则在波传播到细绳上一点P 时开始计时，下列图乙的四个图形中能表示P 点振动图象的是（ ）
4．如图所示，沿x 轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s ，下列说法中正确的是
A 、从图示时刻开始，经过0.01s 质点a 通过的路程为0.4m
B 、从图示时刻开始，质点b 比质点a 先到平衡位置
C 、若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹，则另一列波的频率为50Hz
D 、若该波传播中遇到宽约3m 的障碍物能发生明显的衍射现象
5．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s 。

某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P 1，P 2，P 3，……。

已知P 1和P 2之间的距离为20cm ，P 2和P 3之间的距离为80cm ，则P 1的振动传到P 2所需的时间为 （ ）
A ．0.50 s
B ．0.13 s
C ．0.10 s
D ．0.20 s
6.如图所示为一个竖直放置的弹簧振子物体沿竖直方向在A 、B 之间做简谐运动，O 点为平衡位置，A 点位置恰好为弹簧的原长。

物体由C 点运动到D 点（C 、D 两点未在图上标出）的过程中，弹簧的弹性势能增加了3.0J ，重力势能减少了2.0J 。

对于这段过程有如下说法：
①物体的动能增加1.0J
②C 点的位置可能在平衡位置以上
③D 点的位置可能在平衡位置以上
④物体经过D 点时的运动方向可能指向平衡位置 以上说法正确的是（）
B
x
t C
x
t
D
x
t
图乙
m
B A m
A ．②和④
B ．②和③
C ．①和③
D ．只有④
7.如图所示，波源S 从平衡位置y =0开始振动，运动方向竖直向上(y 轴的正方向)，振动周期T =0.01s ，产生的机械波向左、右两个方向传播，波速均为v =80m/s ，经过一段时间后，P 、Q 两点开始振动，已知距离SP =1.2m 、SQ =2.6m .若以Q 点开始振动的时刻作为计时的零点，则在下图所示的四幅振动图象中，能正确描述S 、P 、Q 三点振动情况的是（ ）
A .甲为Q 点的振动图象
B .乙为振源S 点的振动图象
C .丙为P 点的振动图象
D .丁为P 点的振动图象
8.如图所示，一列横波沿x 轴传播，t 0时刻波的图象如图中实线所示.经△t = 0.2s ，波的图象如图中虚线所示.已知其波长为2m ，则下述说法中正确的是（ ）
A .若波向右传播，则波的周期可能大于2s
B .若波向左传播，则波的周期可能大于0.2s
C .若波向左传播，则波的波速可能小于9m/s
D .若波速是19m/s ，则波向右传播
9.如图所示，一简谐横波在x 轴上传播，轴上a 、b 两点相距12m .t =0时a 点为波峰，b 点为波谷；t =0.5s 时a 点为波谷，b 点为波峰，则下列判断只正确的是（ ）
A .波一定沿x 轴正方向传播
B .波长可能是8m
C .周期可能是0.5s
D .波速一定是24m /s
10.如图所示，在双曲线
19
162
2=-y x 的两个焦点1F 和2F 上放 置两个频率相同的波源，它们激起的波的波长为4cm.就图中A 、B 、 C 、D 四个质点的振动，下面说法中正确的是（ ）
A .若A 、
B 振动加强，则
C 、
D 振动一定减弱 B .若A 、B 振动加强，则C 、D 一定振动加强
C .A 、B 、C 、
D 一定振动加强 D .A 、B 、C 、D 一定振动减弱
11．个质点第一次形成如图乙所示的波形，关于这列波的周期和波速下列说法正确的是（ ） A .这列波的周期为T =2t /3
B .这列波的周期为T =t /2
C .这列波的传播速度v =12s /t
D .这列波的传播速度v =16s /t
12.一列简谐波沿x 轴的正方向传播，在t =0时刻的波形图如图所示，已知这列波的P 点至少再经过0.3s 才能到达波峰处，则以下说法正确的是（ ）
①这列波的波长是5m
②这列波的波速是10m /s ③质点Q 要经过0.7s 才能第一次到达波峰处 ④质点Q 到达波峰处时质点P 也恰好到达波峰处 A .只有①、②对 B .只有②、③对
a 0 b
1 甲
2
3
4
5 6
7 8 9 10 11
12 13乙
C .只有②、④对
D .只有②、③、④对
13.如图所示，是一列简谐横波在某时刻的波形图.若此时质元P 正处于加速运动过程中，则此时( ) A .质元Q 和质元N 均处于加速运动过程中
B .质元Q 和质元N 均处于减速运动过程中
C .质元Q 处于加速运动过程中，质元N 处于减速运动过程中
D .质元Q 处于减速运动过程中，质元N 处于加速运动过程中
14.图1是t =1.0s 时沿x 轴负方向传播的平面简谐波的图象，已知波速v =1.0m/s .对于x =1.0m 处的质元的振动图象可能是下面图2、图3中①②③④中的（ ）
A ．①
B ．②
C ．③
D ．④
15.如图所示，是一列沿x 轴正向传播的简谐横波在t 时刻的图象。

已知x 轴上3cm 处的质点P 在Δt=t /-t =0.35s 内通过的路程位14cm .则（ ）
A .波速一定是0.4m/s
B .在Δt 内波的传播距离位14cm
C .波长为15cm
D .在t /
时刻P 点的振动方向为y 轴正方向
16．如下图所示，在一条直线上两个振动源A 、B 相距6m ，振动频率相等．t 0=0时刻A 、B 开 始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，振动图象A 为甲,B 为乙．若A 向右传播的波与 B 向左传播的波在t 1=0.3s 时相遇，则（ ）
A ．两列波在A 、
B 间的传播速度大小均为10m/s B ．两列波的波长都是4m
C ．在两列波相遇过程中，中点C 为振动加强点
D ．t 2=0.7s 时刻B 点经过平衡位置且振动方向向下
17．如图所示沿着波的传播方向有间距均为1m 的a 、b 、c 、d 、e 、f 六个质点，都静止在各自的平衡位置。

一列简谐横波以υ=1m/s 的速度向右传播，t=0时，波传播到a 点，a 点开始由平衡位置向上起振。

t=1s 时，a 点第一次到达最大位移处。

则在4s ＜t ＜5s 这段时间内，下列说法中正确的（ ）
A ．质点c 的加速度逐渐增大
B ．质点a 的速度逐渐增大
C ．质点d 向下运动
D ．质点f 保持静止
18．如图所示为一简谐横波在t 时刻的波形图，箭头表示波的传播方向，
该列波的波速大小为v ，a 、b 、c 、d 是介质中4个质量相等的振动质点，由此可知（ ）
A.在t 时刻，在4个质点中d 的动能最大，c 的动能为最小
B.在v
L
t +
时刻，在4个质点中d 的动能最大，c 的动能为最小 C.从t 时刻算起，在4个质点中a 将比b 先到达其平衡位置 D.从v
L
t +
时刻算起，质点a 将比b 先到达其平衡位置
/m
x /m
t /s
t /s 3 6 9 12 15 18 21
y /cm /cm 2
-
2 O
b d f
19.A 、B 两列波在某时刻的波形如图所示，经过t =T A 时间（T A 为波A 的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比v A ∶
v B 可能是 （
）
A ．1∶3 B
．1∶
2 C ．2∶1 D ．3∶1 20.如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O 为波源。

设波源的振动周期为T ，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过T/4，
质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的
说法中错误的是（ ）
A .介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B. 图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C .图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后T/4
D .只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
二、实验填空题（5小题，共26分）
21．（4分）如图所示，实线表示两个相干波源S 1、S 2发出的波的波
峰位置，则图中的＿＿＿＿＿点为振动加强的位置，图中的＿＿＿＿＿点为振动减弱的位置．
22．（6分）下列三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时，产生声波的情况。

图中一系列圆表示声波的传播情况，A 点表示飞机的位置。

请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_________(填a 、b 、c )，并用刻度尺等工具估测c 图中飞机的速度为_________ m/s 。

已知声波在空气中的速度为340m/s 。

23.（A .B .C .D . T 2/s 2
E.
点作为悬点
⑵某同学在一次用单摆测重力加速度的实验中，测量5
录的结果描绘在如图所示的坐标系中.图中各坐标点的标号分别对应实验中
时，该同学实验中的第_____数据点应当舍弃.画出该同学记录的T2-l图线.
的斜率k，则用斜率k求重力加速度的表达式为g=___________.
24.实验（8分）
某同学在做“用单摆测定重力加速
度”的实验.
⑴测摆长时测量结果如图1所示
（单摆的另一端与刻度尺的零刻
线对齐），摆长为___cm；然后用
秒表记录了单摆振动50次所用
的时间如图2所示，秒表读数为
______s.
⑵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.
C.开始计时时，秒表提前按下
D.实验中误将49次全振动数为50次
三．计算题：（14分）
数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

25.如图所示，声源S和观察者A都沿x
播的速率为v P，设v S<v P，v A<v P，空气相对于地面没有流动.
(1)若声源相继发出两个声音信号，时间间隔为△t.
程，确定观察者接收到这两个声音信号的时间间隔△t′；
(2)利用(1)的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率和声源放出的声波频率间的关系式.
《机械振动和机械波》单元测试答案
一、选择题答案
10
图1
v S
x
v A
二、 实验填空题
21．① b ② a 22．③ c ④ 710—750m/s
23．⑤ BCD ⑥ 4， ⑦ 4π2/k 24．⑧ 99.80 ⑨ 100.6 ⑩ BC 三、 计算题：
25．解:(1)设声源发出第一个声音信号时声源与观察者间的
距离为L ，第一个声音信号放出后经过△t 1的时间被观察者接收到，则:
v P △t 1 –v A △t 1 = L ①
设第二个声音信号发出后经过△t 2的时间被观察者接收到，则: v P △t 2 –v A △t 2 = L - (v S - v A )△t ②
则观察者接收到这两个声音信号的时间间隔△t ′
=(△t +△t 2 ) - △t 1 ③
由①②③式得:t v v v v t A
P S
P ∆--=
'∆
(2)设声源放出的声波的周期和频率分别为T 和f ，观察者接收到的声音的周期和频率分别为T ′
和f ′
，则:S P A P v v v v t t T T --='∆∆='.所以，f v v v v f T T
f S
P A P --='='.
v S x
v A。