河北省鸡泽县第一中学2020学年高二物理下学期模拟集训 (4) 16页

河北省鸡泽县第一中学2020学年高二物理下学期模拟集训4 ‎ 一、选择题 ‎1．如图所示，弹簧振子在 M、N 之间做简谐运动。以平衡位置 O 为原点，建立 Ox 轴。向右为 x 轴正方向。若振子位于 N 点时开始计时，则其振动图象 为( )‎ ‎2.[2020·北京高考]某弹簧振子沿 x 轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是 ‎( )‎ A．t＝1 s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 B．t＝2 s 时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 C．t＝3 s 时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 D．t＝4 s 时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 ‎3．(多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为 y＝0.1sin(2.5πt) m。t＝0 时刻，一小球从距物块 h高处自由落下；t＝0.6 s 时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度 的大小 g＝10 m/s2。以下判断正确的是( )‎ A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是 0.8 s C．0.6 s 内物块运动的路程是 0.2 m D．t＝0.4 s 时，物块与小球运动方向相反 ‎4．[2020·全国卷Ⅲ](多选)如图，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，实线为 t＝0 时的波形图，虚线为 t＝0.5 s 时的波形图。已知该简谐波的周期大于 0.5 s。关于该简谐波，‎ 下列说法正确的是( )‎ ‎1‎ ‎2020 高二物理集训 四 许童钰 A．波长为 2 m B．波速为 6 m/s C．频率为 1.5 Hz D．t＝1 s 时，x＝1 m 处的质点处于波峰 E．t＝2 s 时，x＝2 m 处的质点经过平衡位置 ‎5．(多选)某同学漂浮在海面上 虽然水面波正平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现 从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s。下列说法正确的是( ) A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为 6 Hz C．该水面波的波长为 3 m D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 ‎6．(多选)由波源 S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为 20 Hz，波速为 16 m/s。已知介质中 P、Q 两质点位于波源 S 的两侧，且P、Q 和 S 的平衡位置在一条直线上，P、Q 的平衡位置到 S 的平衡位置之间的距离分别 为 15.8 m、14.6 m。P、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )‎ A．P、Q 两质点运动的方向始终相同 B．P、Q 两质点运动的方向始终相反 C．当 S 恰好通过平衡位置时，P、Q 两点也正好通过平衡位置D．当 S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰 E．当 S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰二、非选择题 ‎7．[2020·全国卷Ⅰ]如图(a)，在 xy 平面内有两个沿 z 方向做简谐振动的点波源 S1(0,4)‎ 和 S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为 1.00 m/s。两列波从波源传播到点 A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点 B(4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点 C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加 强”或“减弱”)。‎ ‎2‎ ‎2020 高二物理集训 四 许童钰 ‎8．用单摆测定重力加速度的实验装置如图 1 所示。‎ ‎(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)。‎ A．长度为 1 m 左右的细线 B．长度为 30 cm 左右的细线 C．直径为 1.8 cm 的塑料球 D．直径为 1.8 cm 的铁球 ‎(2)测出悬点 O 到小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t，则重力加速度 g＝________(用 L、n、t 表示)。‎ ‎(3)下表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理。‎ 请计算出第 3 组实验中的 T＝_______s，g＝_______m/s2。‎ ‎(4)用多组实验数据作出 T2L 图象，也可以求出重力加速度 g。已知三位同学作出的 T2L 图线的示意图如图 2 中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线 b，下列分析正确的是________(选填选项前的字母)。‎ ‎3‎ ‎2020 高二物理集训 四 许童钰 A．出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B．出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次C．图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值 ‎(5)某同学在家里测重力加速度，他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图 3 所示。由于家里只有一根量程为 30 cm 的刻度尺。于是他在细线上的 A 点做了一个标记，使得悬点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改 变 O、A 间细线长度以改变摆长。实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2 时，测得相应单摆的周期为 T1、T2。由此可得重力加速度 g＝________(用 l1、l2、T1、T2 表示)。‎ ‎9．平衡位置位于原点 O 的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水 平 x 轴传播，P、Q 为 x 轴上的两个点(均位于 x 轴正向)，P 与 O 的距离为 35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自 t＝0 时由平衡位置开始向上振动，周期 T ＝1 s，振幅 A＝5 cm。当波传到 P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5 s，平衡 位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置。求：‎ ‎(1)P、Q 间的距离；‎ ‎(2)从 t＝0 开始到平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。‎ ‎4‎ ‎2020 高二物理集训 四 许童钰 参考答案 ‎1 答案 A 解析 弹簧振子的初始位置 N 点位于 x 轴的正向位移最大处，A 正确。‎ ‎2 答案 A 解析 t＝1 s 时，振子处于正的最大位移处，振子的速度为零，加速度为负的最大值，A 正确。t＝2 s 时，振子在平衡位置且向 x 轴负方向运动，则振子的速度为负，加速度为零，B 错误。t＝3 s 时，振子处于负的最大位移处，振子的速度为零，加速度为正的最大值，C 错误。t＝4 s 时，振子在平衡位置且向 x 轴正方向运动，则振子的速度为正，加速度为零，D 错误。‎ ‎3 答案 AB ‎2π ‎＝2.5π，T＝0.8 s，B 正确。0.6 s 内物块运 解析 由小物块的简谐运动方程可知， T 动了34个周期，故路程应为 0.3 m，C 错误。t＝0.4 s 时物块运动了半个周期，正向下运动，与小球运动方向相同，D 错误。t＝0.6 s 时，物块的位移 y＝－0.1 m，小球下落距离 H＝12gt2＝1.8 m，由题图可知，h＝H＋y＝1.7 m，A 正确。‎ ‎4 答案 BCE 解析 由简谐波的波动图象可知，波长为 4 m，A 错误。t＝0.5 s 时波向 x 轴正方向 n＋‎ ‎3‎ n＋‎ ‎3‎ 传播的距离为 x＝‎ ‎4 λ(n＝0,1,2,3…)，即 t＝‎ ‎4 T＝0.5 s(n＝0,1,2，3…)，又 T>0.5 s，‎ ‎0.5‎ ‎2‎ ‎2‎ 解之得 T＝‎ ‎3，当 n＝0 时，T＝‎ s 符合题意；当 n＝1 时，T＝‎ s<0.5 s，故 n≥1 时 n＋‎ ‎3‎ ‎7‎ ‎4‎ 不符合题意，则波速 v＝Tλ＝6 m/s，B 正确。频率 f＝T1＝1.5 Hz，C 正确。t＝0 时，x＝1 m 处的质点处于波峰，t＝1 s＝32T 时，x＝1 m 处的质点处于波谷，D 错误。t＝0 时，x＝2 m 处的质点经过平衡位置向上振动，t＝2 s＝3T 时，x＝2 m 处的质点经过平衡位置向上振动，E 正确。‎ ‎5 答案 ACE 解析 水面波是一种机械波，故 A 正确；该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s，所以该水面波的周期 T＝nt＝159 s＝53 s，频率 f＝0.6 Hz，故 B 错误；该水面波的波长λ＝‎ vT＝3 m，故 C 正确；水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不是因为波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递的过程，故 D 错误，E 正确。‎ ‎6 答案 BDE 解析 波长λ＝vT＝vf＝0.8 m，SP＝15.8 m＝1934λ，当 S 处于平衡位置向上振动时，P 应处于波峰；‎ SQ＝14.6 m＝1814λ，当 S 处于平衡位置向上振动时，Q 应处于波谷；SP－SQ＝112λ，即 S 点到 P、Q 的波程差为半波长的奇数倍，故 P、Q 两质点运动的方向应始终相反，A、C 错误，B、D、E 正确。‎ ‎7 答案 2 减弱 加强 解析 波长λ＝vT＝2 m，两列波的波长相等。‎ S1、S2 两波源到 A 点的路程差 x＝62＋82 m－8 m＝2 m。‎ ‎5‎ ‎2020 高二物理集训 四 许童钰 S1、S2 两波源到 B 点的路程差 x′＝32＋42 m－32＋42 m＝0，初相相差为π弧度，‎ B 点为振动减弱点。‎ S1、S2 两波源到 C 点的路程差 x″＝3.5 m－2.5 m＝1 m＝2λ，初相相差为π弧度，C 点 为振动加强点。‎ ‎8 答案 (1)AD ‎(2)‎ ‎4π2n2L ‎(3)2.01 9.76‎ ‎(4)B t2‎ ‎4π2‎ l1－l2‎ ‎(5)‎ T12－T22‎ 解析 ‎(1)摆线的长度应远大于小球直径，并且约为 1 m，以便于计算；小球的密度 越大越好，这样空气阻力较小，所以选 A、D。‎ t L ‎4π2n2L ‎(2)周期 T＝‎ ‎，又 T＝2π ‎，联立得 g＝‎ ‎。‎ n g t2‎ ‎(3)周期 T＝‎ t ‎＝‎ ‎100.5 s ‎＝2.01 s，由 T＝2π L 可得，g＝‎ ‎4π2L ‎，代入数值得 g＝9.76‎ n ‎50‎ g T2‎ m/s2。‎ ‎(4)由 T＝2π Lg得，T2＝4πg2·L，故 T2L 图象是过原点的直线，b 为正确的图象，a 与 b 相比，周期相同时，摆长更短，说明 a 对应测量的摆长偏小，A 错误；c 与 b 相比，摆长相同时，周期偏小，可能是多记录了振动次数，B 正确；由图象斜率 k＝4πg2可知，c 对应的 g 值大。‎ ‎(5)设 A 点到铁锁重心的距离为 l，则第 1、2 次的摆长分别为 l＋l1、l＋l2，由 T1＝2π ‎4π2 l1－l2‎ l＋l1‎ ‎，T2＝2π l＋l2‎ ‎，联立可解得 g＝‎ ‎。‎ g g T12－T22‎ ‎9 答案 (1)133 cm ‎(2)125 cm 解析 (1)由题意可知，O、P 两点间的距离与波长λ之间的关系为 OP＝54λ①波速 v＝Tλ②‎ 在 t＝5 s 的时间间隔内，波传播的距离为 s＝vt。由题意有 s＝vt＝PQ＋4λ③‎ 式中，PQ 为 P、Q 间的距离。‎ 联立①②③式，代入题给数据，得 PQ＝133 cm。‎ ‎(2)Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源振动的时间为 t′＝t＋54T＝254T 波源从平衡位置开始运动，每经过T，波源运动的路程为 A。‎ ‎4‎ ‎6‎