【原创】（新高考）2022届第七单元机械振动和机械波训练卷 B卷 教师版2.docx

新高考）2022届高三一轮单元训练卷第七单元 机械振动和机械波（B）本卷须知：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k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：此题共8小题，每题3分，共24分。每题只有一个选项符合题 目要求。1.某鱼漂的示意图如下列图，0、V、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水而恰 好过点0。用手将鱼漂向下压，使点M到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到 最高处时，点N到达水面。不考虑阻力的影响，以下说法正确的选项是（）A.鱼漂的运动是简谐运动B.点。过水面时，鱼漂的加速度最大C.点M到达水面时，鱼漂具有向卜.的加速度D.鱼漂由.卜.往下运动时，速度越来越大【答案】A【解析】倒漂在水中受到了浮力的作用，由阿基米德浮力定律可知，浮力的大小与 鱼漂进入水面的深度成正比，鱼漂所受的重力为恒力，以静止时O点所处位置为坐标原 点，那么合力的大小与鱼漂的位移大小成正比，方向总是与位移方向相反，所以鱼漂做 简谐运动，故A正确：点。过水面时，鱼漂到达了平衡位置，所受合力为零，加速度 最小，故B错误；点M到达水面时，鱼漂到达了向下的最大位移，所受合力方向向上, 所以具有向上的加速度，故C错误：由简谐运动的特点可知，鱼漂由上往下运动时，速 度越来越大，到达最大后那么开始减小，故D错误。2 . 一条细线下面挂一个小球，让它自由摆动，它的振动图象如下列图。那么以下说法正确的选项是（）A.该单摆的摆长大约为2 mB.假设将此单摆置于向上匀加速的升降机中，单摆的周期会大于2sC.假设将此单摆置于向下匀加速的升降机中，单摆的周期会大于2s D.根据图中的数据不能估算出它挑动的最大摆角根据解得bl m,那【答案】C【解析】根据图像可得周期为2s,振幅A=4 cm,心么心么么撰线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值疝夕=。=0.04, AD错误；单摆置于向上匀加速的升降机中，小球处于超重状态，等效重力加速度go, go>g，根据丁=2单摆的周期会小于2 s, B错误；同理可知单摆置于向下匀加速的升降机中，小球处于失重状态，单摆的周期会大于2 s, C正确。3 . 2021年12月17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探 月工程“绕、落、【可"三步走规划完美收官。假设探测器携带了 一个在地球上振动周期 为元的单摆，并在月球上测得单摆的周期为。地球的半径为月球的半径为飞忽 略地球、月球的自转，那么地球第一宇宙速度物与月球第一宇宙速度y之比为（）【答案】A【解析】根据单摆周期公式有r=2某星体的第一宇宙速度为打那么有联立解得卜，=生延，那么地球第一宇宙速度即与月球第一宇宙速度丫之 R/比为员=工姮，所以A正确。v 4尿4 .如下列图，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在，=1 s时刻的波动图像，图乙为 质点P的振动图像。以下说法正确的选项是（）A.波沿x轴负方向传播，波速为2m/sB.该波可以与另一列频率为2 Hz的波发生稳定的干预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【答案】D【解析】从乙图可知，r=ls时刻，P质点正在平衡位置向+y方向振动，那么波沿 x轴正方向传播，由v=与可以计算出波速为2 m/s, A错误；波的周期是2 s,频率为 0.5 Hz,与其发生干预的波的频率也为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 .如下列图，一列简谐横波沿1轴传播，振幅为0.1m。0=0时刻的波形如图中实 线所示，12=0.25 s时刻的波形如图中虚线所示。在力到/2时间内，x=6m处的质点运 动的路程为，且0.2m<sV0.4m,那么（ ）-0.1-0.1A.此列波沿x轴正方向传播B.此列波的周期为8 sC.波的速度为40m/sD. x=6 m处质点的振动方程为>,=0.lsin 5Mm）【答案】D【解析】由题图可知=8 m,振幅A=O.lm,由x=6 m处的质点运动的路程为s, It 0.2 m<5<0.4 m,结合图像可知力=0时刻波的振动方向向上，由同侧法可知，波沿 x轴负方向传播，故A错误；用平移法可得在0.25 s内传播了 5 m,那么v ='=20m/s , /那么7 = 2 = 0.4s,那么x=6m处质点的振动方程为y=0.1sin 5mm),故D正确，BC V错误。6 . 一列简谐横波沿x轴传播，振幅为4 cm,周期7=5 s。在，=0时刻，质点。坐 标为(5cm, -2 cm),沿y轴正向运动，质点人坐标为(15cm, -2 cm),沿y轴负向运 动，如下列图。以下说法正确的选项是()>7cmA.该列播向x轴正向传播B.当质点b在波谷时，质点。一定在波峰C.该列简谐横波波长可能为10cmD.该列简谐横波波速可能为0.02 m/s【答案】B【解析】由于质点。、运动位移恰好为振幅的一半且运动速度恰好相反，因此。、 间的水平距离，/ = 5 + 3/l = 10cm,无论取何值，波长都不可能为10cm,那么波速 2不可能为0.02 m/s,故CD错误：由于质点。、运动总是相反，因此质点方在波谷时， 质点。一定在波峰，B正确；根据质点以b运动位移和速度，只能判断质点、b间有+无法判断波的传播方向，A错误。27 .图甲是一列简谐横波在/=0.1s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.5m处的质 点，。是平衡位置在x= 12 m处的质点；图乙为质点。的振动图像，以下说法正确的选 项是()108 .在r=0.25s时，质点P的速度方向沿，轴正方向C.从，=0.1 s到，=0.25s的过程中，质点Q的位移大小为30 cmD.从1=0时刻开始计时，质点尸在，=(0.045+12)s(n=0, 1, 2)时到达波峰【答案】B【解析】根据图乙，f=0.1s时，质点。向下振动，所以这列波沿x轴正方向传播，A 错误：根据乙图，波的周期7=0.2 s,根据图甲，波向正方向传播，那么1=0.1 s时质点尸 向下振动，到，=0.25 s,历时加= 0.25s-0.1s = 0.15s = 3r ,质点P的位移为正且向上振4动,所以其速度方向沿)，轴正方向，BJE确：从，=0.1s到f=0.25s的过程中，历时， 4质点Q运动到波峰，其位移大小为10cm, C错误；波速u = " = 60m/s,根据图甲，f=0.1s前质点P到达波峰的时间30.1s-上空s = ().()75s,根据图甲，r=0/s后质点P到达波 60峰的时间f = 01s+(订+史g)s = (0.175 + 02)s(=0, 1, 2.), D 错误。608.如图甲，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。一物块从其 正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连。物块从开始下落到最低点的过 程中，位移一时间图像如图乙所示，其中人为物块刚接触薄板的时刻，r2为物块运动到 最低点的时刻。弹簧形变在弹性限度内，空气阻力不计。那么()A. /2时刻物块的加速度大小比重力加速度小8 .，一空时间内，物块所受合外力的功率逐渐增大C.八也时间内，物块所受合外力冲量的方向先竖直向下后竖直向上D.图乙中OA段曲线为正弦曲线的一局部，A3段曲线为抛物线的一局部【答案】C【解析】对物体在运动过程中受力分析：在未接触薄板之前即A之前，物体只受重 力，物体做自由落体运动，x一，图像为抛物线，在接触薄板之后即力之后，开始时物体 受的向下的重力大于向上的弹力，那么合力竖直向下，由于弹力增大重力不变，所以物 体向下做加速度变小的加速运动，之后物体受的重力小于弹力，那么合力竖直向上，物 体向下做加速度增加的减速运动，那么人时间内，物块所受合外力冲量的方向先竖 直向下后竖直向上，故C正确；在“/2时间内有一临界点，即重力与弹力大小相等的 点，此时合力为零，在该段物体以临界点为平衡位置做简谐运动，AB段曲线为正弦曲 线的一局部，但因为A点物体速度不为零，8点速度为零，所以临界点的位置更靠近4 点，物体所受合力为零的点在力也时间内，该段时间内一定有一时刻物块所受合2外力的功率为零，8点加速度大于A点加速度，而A点加速度为g,所以，2时刻的加速 度大小大于g,故ABD错误。二、多项选择题:此题共4小题，每题4分，共16分。每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。分。9 .如下列图，工人用采摘机采摘松果。松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采 摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。那么（）A.工作中，树干的振动频率等于采摘振动头的振动频率B.为防止被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声 调降低C.采摘振动头振动频率增加，落果效果越好D.采摘振动头停止振动，那么树干的振动频率逐渐减小【答案】AB【解析】工作中，树干做受迫振动，所以振动频率等于采摘振动头的振动频率，故 A正确：根据多普勒效应，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低， 故B正确；采摘振动头振动频率增加，落果效果不一定越好，采摘振动头振动频率与树 干的固有频率相同时落果效果最好，故C错误；采摘振动头停止振动，那么树干的振动 频率不变，振幅减小，故D错误。10 .在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如下列图，可以肯定的是（）A. 波源的频率为波源频率的2倍B.。波的波长为力波波长的2倍C. 4、匕两列波登加能产生干预D.通过同一狭缝，。波的衍射效果比力波明显【答案】BD【解析】由两声源的振动图像可以看出，a波的周期是/，波的2倍，由/=*可知, 。波源的频率为“波源频率的;倍，A错误：因为波速相等（同一介质），由波速公式y =彳可知，。波的波长等于波波长的2倍，B正确：两列波相干预的条件是频率必须相 等，可知、两列波叠加不会产生稳定的干预，C错误；波长越长，通过同一狭缝衍 射越明显，。波的衍射效果比波明显，D正确。11 . 一列简谐横波沿大轴正方向传播，图甲是f=0时刻的波形图，图乙和图丙分别 是x轴上某两处质点的振动图象。由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（）【答案】BCD【解析】由图甲可知波长力=2m,振幅A=0.1 m,图乙所示质点在1=（）时在正向 最大位移处，图内所示质点在/=0时，'=0.05 m,运动方向沿y轴负方向，结合波 形图找到时应的点，如下列图，假设题图乙所示质点为图中左侧波峰上的点，那么两点距 离为加假设题图乙所示质点为图中右侧波峰上的点，那么两点距离为号m；考虑到空4-34-342间周期性，那么x=/五十彳（mJ或x=/+q （m） （=0、 JJ2或x=2+q （m） （=0、I、2），综上分析，选项BCD正确，A错误。 、12 .如下列图甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播， 波速为2m/s,振幅都为人 某时刻的图像如卜.图。此时甲波恰好传到x=2m处，乙波 恰好传到x=6m处，取此时为1=0时刻，那么以下说法中正确的有（）甲A.经过足够长时间后，甲、乙两波能形成稳定的干预图样B. f=2s时，平衡位置在x=3 m处的质点的位移此时为y=（l+乎）AC. f=3s时，平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下D. f=3s时，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零【答案】BD【解析】由题图可求得甲、乙两列横波的频率为4=； =1Hz,丘=； = 1hz,Afi 24乙 3产生稳定的干预图样需要两列波的频率相同，故这两列波不能形成稳定的干预图样，故 A错误：r=2s时，根据Ai = 4 = 4m可知，两列波均向前传播了 4 m,可判断知甲波的 波峰刚好到达3 m处，乙波x=7m处的振动刚好传到3 m处，由图像可分别列出两列波的解析式即=Asin（-x）,九=Asin（yx）,故可得t=2 s时，平衡位置在3 m处的质 点的位移为y = y甲+九=A + *A = （1+等）A ,故B正确：f=3s时，根据Ax = iT = 6m 可知，两列波均向前传播了 6m,即甲的波谷到达x=7m处，乙波是平衡位置与波峰之 间某一振动到达x=7m处，根据叠加知，该质点向上振动，故C错误；画出再经过3 s 的波形图如下列图，根据波的叠加可知两波源间（含波源）有5个质点位移为零，这5个 质点的平衡位置分别在23 m之间，45 m之间，6 nl处，78 m之间，9 m处，故 D正确。乙三、非选择题：此题共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8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、5两点相距24m,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，那么波长为m,该同学和爸爸 （选填"能”或"不能”）同时处于波谷。甲乙【答案】6能（每空3分）【解析】由题意可知，波的周期丁 = 旦s = 3s,由波长公式可得71 = 17 = 601,由 20-1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丁波谷。14. （9分）一列简谐横波沿x轴传播，振幅为10cm。/=0时刻，该波波形如图中实 线所示，此时x=0处的质点N沿），轴负向振动，质点M此时的纵坐标为54cm,经 过加=1 s（加7）波形如图中虚线所示，那么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, f=0时刻质点M的横坐标是 m°【解析】，=0时刻，1=0处的质点沿y轴负向振动，那么此列波沿x轴正向传播；由图知Ar = Z = ls,那么7 = 2s：由图"I知此波波长2 = 1.2m,那么波速u = 2 = 0.6m/s, 2T根据y= lOsin "（cm），将y = 56cm代入解得/ = = -s ,当.r = 0.2m的质点的振动情况 6 3传播到质点M时传播距离Zkv = vt = 0.2m ,那么点M的横坐标为xM = 0.2m + Ar = 0.4m。15. （9分）如下列图，A8CO为一液体槽：48、CO所在的侧而为铜板，其他侧面及底 面为绝缘板，槽中盛满导电液体（设该液体导电时不发生电解）。现用质量不计的柔软 细铜丝在下端固定一铁球构成一单摆，铜丝的上端固定在。点。下端穿出铁球使得单摆 拯动时细铜丝始终与导电液体接触（小球与液体不接触。铜丝与导电液体的阻力忽略不 计），。点与液体槽的中央在同一条竖直线上。在AB、C。所在的铜板面上接上左以下 图所示电源。电源内阻可忽略。电动势”=8V,符电源负极和细铜丝的上端点分别连 接到传感器上。现将摆球拉离平衡位置使其在垂直于AB、C。的整直面上做简谐运动， 图为闭合开关S后某段时间内传感器显示的摆球与板之间的电压波形，根据这一波 形，可以得出：（1）单摆的周期为 s,摆长为 m （取£=g）：（2）设A3、C。所在的侧面两铜板内侧之间的距离L=4cm,那么细铜丝与导电液体 的接触点偏离CD的最大距离Lm为 cnu【答案】（1）10.25（2）3 （每空3分）【解析】（1）由图可知单摆的周期7 = ls,由T=2n得/=0.25m。N g 4兀一（2）由图象可知O与地之间的最大电压U=6 V,铜板48和CD间场强E = 3 = 200V/m,那么球与 C。间距 x = 3 = £m = 0.03m = 3cm。dE 20016. （10分）一振动片做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动 水面上、两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干预图样。c,是水面上的一点， 。、仄c间的距离均为/,如下列图。除c点外，在双连线上还有其他振幅极大的点，其3中距c点最近的振幅极大的点到c点的距离流/。求：o（1）波的波长：（2）ac边上有几个振幅极小的点。【解析】（1）设与。点最近的振幅极大点为d，“、发出的波到d点的波程分别为 XI和幻，那么 0 sX、= ad = I/ = -/（1 分）8 8x2 = bd = yjcd2 + be2 - 2l）c x cd cos 60° =-/（I 分）8根据干预振幅极大点的波程关系ki-毛卜成5=0、1、2）（2分）由可知4点的 =1那么由后一引=5得/=；/。（2分）（2）由于0卜;-小区/,可知在讹边上振幅极大点含a、c点，=0、1、2、3、4, 共有5个振幅极大的点和振幅极小的点间隔分布，故振幅极小的点有4个。（4分）17. （12分）如下列图为某简谐横波/=0时刻的波形图，该波沿x轴正方.向传播，振动 周期7=2 s,此时平衡位置为.=4 m质点P刚要开始振动，质点Q的平衡位置为xq = 15 m （。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。第二次出现波峰。【解析】（1）由图可知，该波的波长M=4m,那么传播速度v = = 2m/s（2 分）t质点P的起振方向沿y轴的正方向3 =与=7rrad/s（2分）波的振幅4 = 0.2m,那么有质点P的振动方程为y = 0.2sinnr（m）。（2分）振动由质点P传到质点。的时间为4=%= 5.5s（2分）V从质点尸开始振动到出现第二次波峰的时间457= 2.5s（2 分）4故总时间为/ = % + a = 8s。（2分）18. （14分）在某空间中建立如图中所示的坐标系xOy, /=0时刻，一质量，"=0.01 kg 的质点。在坐标原点处沿），轴止方向开始做简谐振动，其速度随时间的关系如图乙所示，形成一列沿x轴形成一列沿x轴振幅A=0.25m。坐标原点处质点（振源）的振动在周围介质中传播, 正方向传播的简谐横波。f=3 s时，x=6 m处的质点刚开始起振。求:（1）0-1 s时间内质点。所受合外力的冲量大小;从t=0时刻起，经过多长时间x=10 m处的质点位移第一次为一 0.25 m。（1分）【解析】（1）由图乙可知，质点。在f=0时刻速度匕=0.8m/s/ = 1s 时刻速度 v2 = -0.8m / s （1 分）01 s时间内根据动量定理有1 = M = mv2 -mv 解得/ = -1.6x10-2N s。 （2 分）（2）由图乙可知，质点的振动周期7 = 2s 波的周期也为T = 2s（2分），= 3s时x = 6m处的质点刚开始起振，那么波速- £ = 2m/s（2分）t经过时间± = Ws = 5s, x=10m处的质点开始沿），轴正方向振动（2分）v 2再经过时间f? =r = l.5s , A=10 m处的质点位移第一次为-0.25m（2分）所以从f=0时刻起，x=10m处的质点位移第一次为一（）.25 m经过的时间为G = & + 弓=6.5s <,（2 分）