2018-2019学年河南省信阳市罗山高中高二(下)单元测试物理试卷(机械振动和机械波)解析版

2018-2019学年河南省信阳市罗山高中高二（下）单元测试物理
试卷（机械振动和机械波）
一、本题共15小题，每小题3分，共45分．其中3、4、6、7、10、1、12为多选题．全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．
1．如图1所示为某振源的振动图象，图2为该振源振动在t时刻在介质中形成的沿轴传播的简谐横波．以下说法正确的是（）
A．质点p的振幅为0
B．如果Q点是振源，则P点至少振动了
C．如果Q点是振源，则Q点至少振动了
D．如果t时刻P点沿y轴正向振动，则波沿﹣x方向传播
2．如图所示是一弹簧振子在水平面内作简谐运动的x﹣t图象，则振动系统在（）
A．t1和t3时刻具有相同的动能
B．t3和t4时刻具有相同的势能
C．t1和t5时刻具有相同的加速度
D．t3和t5时刻，振子所受回复力相等
3．如图所示，A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置．其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线．以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（）
A．位于B处时动能最大
B．位于A处时势能最大
C．在位置A的势能大于在位置B的动能
D．在位置B的机械能大于在位置A的机械能
4．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（）
A．这列波的波长是4m
B．这列波的传播速度是10m/s
C．质点Q（x＝9m）经过0.5s才第一次到达波峰
D．M点以后各质点开始振动时的方向都是向下
5．如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅A2的半个波形b，f1＜f2，P为两个波源连线的中点，已知机械波在介质的传播速度只由介质本身的性质决定，则下列说法中正确的是（）
A．两列波将不同时到达P点
B．两列波在P点叠加时P点的位移最大可达到A1+A2
C．a的波峰到达S2时，b的波峰还没有到达S1
D．两列波相遇时，绳上位移可达A1+A2的点只有一个，此点在P点的左侧
6．下列关于多普勒效应的说法中正确的是（）
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观察者接受的频率发生了变化
C．向你驶来的汽车发出的汽笛声特别刺耳，这就是多普勒效应
D．不仅机械波有多普勒效应，其他波也都有此效应
7．（3分）一列简谐横波，A为振源，在B点刚开始振动时的图象如图所示．图中数据单位都是m，已知波的传播速度为10m/s，下列说法正确的是（）
A．振源A开始振动时的速度方向向下
B．从振源A开始振动到形成如图所示波形，经过时间为1.6s
C．此后再经过0.2s，振源A到达波峰
D．从M点开始运动到如图所示时刻，M通过的路程为1.0m
8．两列振幅、波长和波速都相同的简谐波a和b分别沿x轴的正方向、负方向传播，波速v＝200m/s，在t＝0时刻的部分波形如图所示，那么在x轴上x＝450m的质点P，经最短时间t1出现位移最大值，经最短时间t2出现位移最小值，则t1、t2分别是（）
A．1.75s，1.25s B．0.25s，0.75s
C．1.25s，0.75s D．0.25s，1.25s
9．如图甲所示，横波1沿BP方向传播，B点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C点的振动图象如图丙所示．两列波的波速都为20cm/s．P与B相距40cm，P与C 相距50cm，两列波在P点相遇，则P点振幅为（）
A．70cm B．50cm C．35cm D．10cm
10．某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.25s时的波形图，图乙为P点（x＝1.5m处的质点）的振动图象，那么下列说法正确的是（）
A．t＝0.25s时，质点P正在往负方向运动
B．该波向右传播，波速为2m/s
C．质点L与质点N的运动方向总相反
D．t＝1.25s时，质点K向右运动了2m
11．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（）
A．此时P、Q两点运动方向相同
B．再经过0.5s质点N刚好在（﹣5m，20cm）位置
C．波的频率与波源的振动频率无关
D．波的波速由波源和介质的性质共同决定
12如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（）
A．图示时刻质点b的加速度正在增大
B．从图示时刻开始，经过0.01s，质点b通过的路程为2m
C．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50Hz
D．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多13．如图，（甲）为一波源的共振曲线，（乙）图中的a、b表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的简谐横波在先后两个时刻的波形曲线．则下列说法错误的是（）
A．（甲）图中，若驱动力频率f增大，则波源振动的振幅也增大
B．（乙）图中，波速一定为1.2m/s
C．（乙）图中，a、b波形时间间隔可能为2.5s
D．（乙）图中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象
14．如图所示，实线是一列简谐横波某时刻的波形，虚线是经过0.5s后的波形．已知波的周期为T，而且0.25s＜T＜0.5s，下列说法中正确的是（）
A．当波向x轴的正方向传播时，该波的波速为10m/s；当波向x轴的负方向传播时，该
波的波速为14m/s
B．当波向x轴的负方向传播时，在这0.5s内，x＝1m处的质点通过的路程为10cm
C．当波向x轴的正方向传播时，x＝1m处的质点和x＝2.5m处的质点在这0.5s内的路程相等
D．当t＝0.1s时，x＝1m处的质点的位移一定是0
15．一列简谐横波沿x轴正向传播，振幅为2cm，已知在t＝0时刻相距30m的两质点a、b 的位移都是1cm，但运动方向相反，其中a质点沿y轴负向，如图所示．则（）
A．t＝0时刻a质点的加速度大于b质点的加速度
B．a、b两质点的平衡位置间的距离为半波长的奇数倍
C．a质点速度最大时，b质点速度为零
D．当b质点的位移为+2cm时，a质点的位移为负
二、本题共3小题，每空2分，共16分．把答案填在答题卡中的横线上.
16．如图所示，竖直放置的轻弹簧将物块1与2连接，物块1、2的质量分别为m和M．令物块1上下作简谐运动，振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，那么物块1的最大加速度为，物块2对桌面的最大压力为。

17．如图所示，有四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v和4v，a、b 是x轴上所给定的两点，且ab＝l．在t时刻a、b两点间四列波的波形分别如图所示，则由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图；频率由高到低的先后顺序依次是图
18．分析下列物理现象：
（1）夏天里在闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于波的；
（2）“闻其声而不见其人”属于波的；
（3）学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，属于波的；
（4）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于波的．
三、本题共4小题，共39分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
19．弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B 间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.2s时，振子速度第一次变为﹣v；在t＝0.5s时，振子速度第二次变为﹣v。

（1）求弹簧振子振动周期T；
（2）若B、C之间的距离为25cm，求振子在4.0s内通过的路程；
（3）若B、C之间的距离为25cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画
出弹簧振子的振动图象。

20．一列横波的波形如图所示，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.005s时刻的波形图，求：
（1）若2T＞t2﹣t1＞T，波速可能为多大？（T为周期）
（2）若T＜t2﹣t1，并且波速为3600m/s，则波向哪个方向传播？
21．如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D…为绳上等间隔的点，点间间隔为50cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上，经
0.1秒第一次达到最大位移，C点恰好开始振动，则
（1）绳子形成的向右传播的横波速度为多大？
（2）从A开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？
（3）画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形图象（要求标明从A到J中各点所在具体位置）。

22．一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在坐标原点O，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波。

若从波传到x＝1m处的M质点时开始计时：
（1）经过的时间t等于多少时，平衡位置在x＝4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置？
（2）在图中准确画出t时刻弹性绳上的完整波形。

参考答案与试题解析
一、本题共15小题，每小题3分，共45分．其中3、4、6、7、10、1、12为多选题．全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．
1．【解答】解：A、由图象可知，质点的振幅为A，故A错误；
B、若Q为振源，则波向左传播，而P应由平衡位置向下振动，这与振源Q的起振方向
相同，所以P点至少应该振动了一个周期T，故B错误；
C、若Q为振源，测波由Q传到P点需要，而P至少已经振动了T，所以Q至少已
经振动了，故C正确；
D、如果t时刻P点沿y轴正方向振动，根据上下坡法可知，则波沿+x方向传播，故D
错误；
故选：C。

2．【解答】解：A、t l和t3时刻位移相同，振子到达同一位置，故弹簧长度相同，弹性势能相同，动能也相同，故A正确；
B、t3和t4时刻弹簧的形变量相同，故弹性势能相同；故B正确；
C、t l和t5时刻位移相反，根据a＝﹣，知加速度相反，故C错误；
D、t3和t5时刻，振子所受回复力指向平衡位置，大小相等，方向相反，故D错误；
故选：AB。

3．【解答】解：摆球摆动过程中机械能守恒，A为最高位置，势能最大，动能为零，在最低点时，动能最大，势能为零，故AD错误，BC正确。

故选：BC。

4．【解答】解：
A、由读出相邻波谷之间的距离为4m，即波长为4m。

故A正确。

B、已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，波的周期为T＝0.4s，则波速为v＝
＝．故B正确。

C、当图示x＝2m处质点的振动传到质点Q时，Q点第一次到达波峰，所经过时间为t
＝＝．故C错误。

D、简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都与图示时刻M点的振动方
向相同，均向下。

故D正确。

故选：ABD。

5．【解答】解：
A、两列波在同一介质中传播，波速相等，同时到达中点P．故A错误。

B、由于a的波长大于b的波长，两列波在P点叠加时两列波的波峰不可能同时到达P
点，所以P点的位移最大不可能达A1+A2．故B错误。

C、a的波峰到达S2时，b的波峰已越过S1．故C错误。

D、两列波相遇时，两列波峰同时到达P点的左侧，叠加后位移达到最大值，所以两列
波相遇时，绳上位移可达A1+A2的点只有一个，而且此点在P点的左侧。

故D正确。

故选：D。

6．【解答】解：AB、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，故A错误，B正确；
C、多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，向你驶来的汽车发出的汽笛
声特别刺耳，这就是多普勒效应。

故C正确；
D、多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故D正确；
故选：BCD。

7．【解答】解：A、简谐波向右传播，则由波形的平移法可知，图示时刻B点的速度方向向上，则振源A开始振动时的速度方向向上。

故A错误。

B、波从A传到B传播的距离为x＝16m，经过时间为t＝＝＝1.6s。

故B正确。

C、由图知，波长λ＝6m，则周期T＝＝0.6s，此时质点A正向下振动，经过时间t
＝0.2s＝T，还没有到达波峰。

故C错误。

D、波从M传到B经历了两个周期时间，则M点已经振动了两个周期，则M点通过的
路程8A＝0.8m。

故D错误。

故选：B。

8．【解答】解：在t＝0时刻的，在x轴上x＝450m的质点P，随着波向x轴正方向传播，则质点P向y轴正方向传播，
那么经过最短时间t1＝＝s＝0.25s；
而周期T＝＝s＝2s；
因此经最短时间t2出现位移最小值，则有：t2＝t1+＝0.25+0.5＝0.75s；故B正确，ACD 错误；
故选：B。

9．【解答】解：PC﹣PB＝50cm﹣40cm＝10cm＝0.1m＝0.5λ，而t＝0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70cm。

故A正确，BCD错误。

故选：A。

10．【解答】解：A、从振动图象可知，在t＝0.25s时，P点振动方向向上，故A错误；
B、P点振动方向向上，所以波向右传播，且据v＝，则有v＝m/s＝2m/s，故B正
确；
C、由波动图象可知，质点L与质点N平衡位置间距为半个波长，振动情况总是相反，
因此运动方向总是相反，故C正确。

D、在1.25s时间内，质点K在平衡位置来回振动，并不随着波迁移。

故D错误。

故选：BC。

11．【解答】解：A、根据对称性可知，此时P、Q两点运动方向相同。

故A正确。

B、由图知波长λ＝2m，周期为T＝＝s＝0.4s，时间t＝0.5s＝1T，波传到N点时
间为T，波传到N点时，N点向上运动，则经过0.5s质点N刚好在波峰，其坐标为（﹣5m，20cm）。

故B正确。

C、波的频率等于波源的振动频率，由波源的振动频率决定。

故C错误。

D、波的波速由介质的性质决定，与波源无关。

故D错误。

故选：AB。

12．【解答】解：A、由于波向右传播，根据“上下坡”法，知道b质点向下振动，加速度正在增大。

故A正确。

B、T＝s＝0.02s，从图示时刻开始，经过0.01s，即半个周期，质点b通过
的路程为2个振幅，即40cm。

故B错误。

C、该列波的频率为50Hz，要想发生干涉，频率需相同。

故C正确。

D、当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，当该波所遇到的障碍物尺寸一定比4m
小或差不多，就会发生明显的衍射。

故D错误。

故选：AC。

13．【解答】解：A、当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大；
若驱动力频率f增大，则波源的固有频率远离驱动力频率，故振幅减小；故A错误；
B、由共振曲线读出共振状态下的振动频率为0.3Hz，由图乙知波长为4m，则波速为：
v＝λf＝1.2m/s；故B正确；
C、共振状态下的振动周期为T＝＝s，若波向左传播，则图乙中a、b波形时间间
隔为：
t＝（n+）T，n＝0，1，2，…；
当n＝0时，t＝×s＝2.5s；故C正确；
D、当障碍物的尺寸小于波长时能发生明显的衍射现象，该波的波长为4m，则图乙中波
长遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象；故D正确；
本题选择错误的，故选：A。

14．【解答】解：A、由图线可直接读出波长λ＝4m。

∵0.25s＜T＜0.5s，
∴当波向+x方向传播时，0.5s＝（0.25+n）T，当n＝1时符合条件，解得T＝0.4s，所以v＝＝＝10m/s
当波向﹣x方向传播时，0.5s＝（0.75+n）T，当n＝1时符合条件，解得T＝s，所以v ＝＝＝14m/s
故A正确；
B、当波向x轴的负方向传播时，在这0.5s内，波形向左平移1λ，x＝1m处的质点通
过的路程为7A＝14cm，故B错误；
C、当波向x轴的正方向传播时，在这0.5s内，波形向右平移1λ，x＝1m处的质点在
这0.5s内的路程为5A＝10cm；简谐运动中周期内质点路程不一定为A，x＝2.5m处的质点在这0.5s内的路程不是5A；故C错误；
D、当波沿﹣x方向传播时，T＝s，而T＞0.1s＞T，x＝1m处的质点不在平衡位置，
故位移不为零，故D错误；
故选：A。

15．【解答】解：A、t＝0时刻a、b两质点的位移相同，但此时刻以后，两质点的速度方向相反，位移不总是相等，所以加速度不是始终相同。

故A错误。

B、a、b两质点的位移不是总是相反，所以不是反相点，则a、b两质点的平衡位置间的
距离不是半波长的奇数倍。

故B错误。

C、图示时刻两质点的速度大小相等，方向相反，但此后b的速度减小，a的速度增大，
a到达平衡位置时，b还没有到达波峰，则质点a的速度最大时，质点b的速度不为零。

故C错误。

D、当质点b的位移为+2cm，即到达波峰时，a到达平衡位置下方，位移为负。

故D正
确。

故选：D。

二、本题共3小题，每空2分，共16分．把答案填在答题卡中的横线上.
16．【解答】解：由题，m随M一起做简谐运动，由重力和M对m的支持力的合力提供物块m做简谐运动回复力。

当振动物体离开平衡位置时速度减小，当振动物体靠近平衡位置时，速度增大，则物体通过平衡位置时速度最大；振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，此时弹簧处于拉伸状态，弹簧对物块2有向上拉力，大小为Mg，而弹簧对物块1的向下拉力也为Mg，那么物块1的最大加速度，由牛顿第二定律可得：；
当物块1处于压弹簧且处在最底端时，弹簧压缩最短，此时物块2对桌面的压力最大。

对物块1受力分析，F弹﹣mg＝ma
对物块2受力分析，Mg+F弹＝F支
而F支＝F压
由上式可得：F压＝2Mg+2mg
故答案为：；2Mg+2mg
17．【解答】解：四个图的波长分别是：λa＝l，，λc＝2l，λc＝
周期分别为T a＝＝，T b＝＝，T c＝，T d＝＝
由该时刻起a点出现波峰的时间分别为
t a＝＝，t b＝＝，t c＝＝，t d＝＝
可见，t b＜t d＜t c＜t a．所以由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图BDCA．
根据频率与周期的关系f＝，得到，频率关系为f d＞f b＞f c＞f a，频率由高到低的先后顺序依次是图DBCA．
故答案为：BDCA，DBCA
18．【解答】解：（1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射；
（2）“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；
（3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉；
（4）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；
故答案为：（1）反射；（2）衍射；（3）干涉；（4）多普勒效应．
三、本题共4小题，共39分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
19．【解答】解：（1）根据弹簧振子简谐运动的对称性可得：T＝0.5×2 s＝1.0 s （2）若B、C之间距离为25 cm，则振幅A＝×25 cm＝12.5 cm
振子4.0 s内通过的路程s＝×4×12.5 cm＝200 cm
（3）根据x＝Asinωt，A＝12.5 cm，ω＝＝2π
得x＝12.5sin 2πt（cm）。

振动图象为
答：（1）弹簧振子振动周期T是1.0s；
（2）若B、C之间的距离为25cm，振子在4.0s内通过的路程是200cm；
（3）弹簧振子位移表达式为x＝12.5sin 2πt（cm），画出弹簧振子的振动图象如图。

20．【解答】解：由图读出波长λ＝8m．
（1）若波向右传播，则在△t＝0.005s时间内，波传播的距离为＝10m，则波速＝＝2000m/s．若波向左传播，则在△t＝0.005s时间内，波传播的距离为＝14m，则波速v2＝＝2800m/s．
（2）若波速为3600m/s，在△t＝0.005s时间内，波传播的距离为△x＝v△t＝18m＝2，根据波形的平移得到，波向右传播．
答：
（1）若2T＞t2﹣t1＞T，若波向右传播，波速为2000m/s．若波向左传播，波速为2800m/s．（2）若T＜t2﹣t1，并且波速为3600m/s，波向右传播．
21．【解答】解：（1）由题，波从A点传到C点所用时间为t＝0.1s，传播的距离为：x＝2×50cm＝1m，
则波速为：v＝＝＝10m/s
（2）波由波源传到J需时间t1
有：t1＝＝s＝0.45s
波刚传到J时，J也向上起振。

到负最大位移还需t2时间，
则有：t2＝T＝0.3s
所以对应总时间为：t＝t1+t2＝0.45+0.3＝0.75s
（3）结合J点的状态，画出波形如图所示。

答：（1）绳子形成的向右传播的横波速度为10m/s。

（2）从A开始振动，经0.75sJ点第一次向下达到最大位移。

（3）波形图象如图所示。

22．【解答】解：（1）由图知半个波长等于1m，所以波长λ＝2m，则波速v＝＝m/s＝2m/s
波传播到M质点时，先向下振动，则x＝4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置的时间＝2.25s
（2）画波动图象时先画出N点所处的位置，处于平衡位置且处于下坡段，然后向左画出完整波形。

如下图。

答：
（1）经过的时间t等于2.25s时，平衡位置在x＝4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。

（2）画出t时刻弹性绳上的完整波形如图所示。