综合评估2《机械振动与机械波》综合评估公开课.docx

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1、第二章 机械振动与机械波综合评估时间：90分钟总分值：100分一、选择题（16为单项选择，710为多项选择，每题4分，共40分）1 .雷声隆隆不绝，这是一种什么现象（B ）A.声音的共鸣现象B.声波在云层界面上发生屡次反射的现象C.声波绕过障碍物的衍射现象D.声波在叠加时的干涉现象. 一列简谐波在均匀介质中沿直线向右以。的速度传播，图中上半局部所示的各质点的平衡位置在同一直线上，间距相等，以质点 1从平衡位置开始竖直向上运动为起始时刻，经过时间。前13个质点第一次形成如图下半局部所示波形图，那么两质点平衡位置的间距d 为（D ）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13vtvt

2、vt C v12vtD16解析：由题意可知，各质点的起振方向竖直向上，前13个质点 第一次形成如题图下半局部所示波形图说明波已经传播了 2T,即2T =Z;而该波的波长T;由图象可知：2=8d;联立以上各式得：d Vt ”.=而，故D正确.2 .如下图，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点没有振动，为了使解析：(1)单摆模型需要满足的条件是，摆线的长度远大于小球直 径，小球的密度越大越好，这样可以忽略空气阻力.(2)周期T=；,结合7=2兀41,推出g=电等士(3)周期 T=2.01 s,由T=2解出 g=9.76 m/s2.(4)由两边平方

3、后可知T2L是过原点的直线，b为正确的图象，与力相比，周期相同时，摆长更短，说明。对应测量 的摆长偏小；C与方相比，摆长相同时，周期偏小，可能是多记录了 振动次数.(5)设A到铁锁重心的距离为。那么第1、2次的摆长分别为什从 .11+111+，22、&力 R 4712al -12)1+12,由 Ti = 2Cj g , T2=2tiI ,联工解仔 g=一开_彩.三、计算题(共42分)13.13.(10分)一水平弹簧振子做简谐运动，其位移和时间关系如图求Q025X 10-2 s时刻的位移.(2)从=0至!h=8.5X102s的时间内，质点的路程、位移各为多 大？答案：(1)-1.414 cm (

4、2)34 cm 02元解析：(1)由图象可知丁=2义10-2 s, ”=下=100叫 横坐标，=0.25 X10 一 2s 时，所对应的纵坐标 x = Acoscot = 2cos(1007rX0.25X10-2) cm-1.414 cm.(2)因振动是变速运动，因此只能利用其周期性求解.即一个周期17内通过的路程为4个振幅，此题中A，= 8.5义10-2 s=qT,所以通过1717的路程为了X4A = 174 = 17X2 cm=34 cm,经彳个周期振子回到平衡位置，位移为零.14.(10分)某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆5,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上

5、.某次有感 地震中观察到静止的振子A开始振动4.0 s后，单摆b才开始摆动.此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km,频率为L0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离.答案：40 km解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为和。s,那么vP=fiipf Vs=fisf式中，/为地震波的频率，加和2s分别表示地震纵波和横波 的波长.设震源离实验室的距离为S,纵波从震源传播到实验室所需 时间为那么s=D, s=Ds+A。，式中，为摆5开始摆动的时刻 与振子A开始振动的时刻之差.由以上各式得=*彳，代入数据 is 2尸得 s=40 km.15.

6、(10分)一列简谐横波在介质中沿工轴正向传播，波长不小于 10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个 质点. =0时开始观测，此时质点。的位移为y=4 cm,质点A处于 波峰位置；时，质点O第一次回到平衡位置，=ls时，质点 A第一次回到平衡位置.求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式.答案:(1)4 s 7.5 cm/s 30 cm(2)y=0.08cosg+6或 y=0.08sin(y+)解析：(1)设振动周期为，由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是:个周期，由此可知T=4s由于质点。与A的距离5 cm

7、小于半个波长，且波沿x轴正向传播，。在/=； s时回到平衡位置，而A在=1 s时回到平衡位置，时2间相差Q S.两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度0=7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长4=30 cm(2)设质点O的位移随时间变化的关系为 j=Acos4=Acoso将式及题给条件代入上式得1将式及题给条件代入上式得1A 3 )0=AcosR 十 07T解得 0=, A=8 cm质点O的位移随时间变化的关系式为I际单位制)I际单位制)I际单位制)S(nt . ny=0.08cos|y+J(二、(nt或 y=0.08sin516. (12分)有两列简谐横波纵力在同

8、一介质中沿轴正方向传 播，波速均为0=2.5 m/s.在=0时，两列波的波峰正好在x=2.5 m 处重合，如下图.求两列波的周期A和Tb.(2)求=0时，两列波的波峰重合处的所有位置.辨析题：分析并判断在，=0时是否存在两列波的波谷重合处.某同学分析如下：既然两列波的波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在.只要找到这两列波半波长的最小公倍数，即可 得到波谷与波谷重合处的所有位置.你认为该同学的分析正确吗？假设正确，求出这些点的位置.假设不正确，指出错误处并通过计算说明理由.答案：Is 1.6 s (2)x=(2.520Zr) m, fc=O,1,2,3(3)见解析解析：(1)从图中可以

9、看出两列波的波长分别为九=2.5m,=4.0 m,因此它们的周期分别为T _%_2.5 _应_4.0 _Tav2.5 sls, Tb-v-2.5 sL6s.(2)两列波波长的最小公倍数为S=20m, =0时，两列波的波峰 重合处的所有位置为x=(2.520k)m,女=0,1,2,3,(3)该同学的分析不正确.要找两列波的波谷与波谷重合处，必须 从波峰重合处出发，找到这两列波半波长的奇数倍恰好相等的位 置.设距离x=2.5m的L处两列波的波谷与波谷相遇，并设L=(2/wl)yL=(2/wl)y,L=(2-1停，式中所、均为正整数.只要找到相应的施、即可.将九=2.5m,=4.0m代入并整理，得2

10、nl Aa 4.0 82m1 几 2.5 5,由于上式中, 重合处.在整数范围内无解，所以不存在波谷与波谷A点能发生振动，可采用的方法有：增大波源的频率；减小波源的频率；将N板向上移动一些；将N板向下移动一些.以上方法正确的选项是（B ）S.NA.B.C.D.解析：A点没有振动，说明衍射现象不明显，即狭缝的尺寸比波 长大得多.为使A点振动，可使波长大些或使狭缝窄一些，B正确.4 .两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波如图甲所示，在 相遇的某一时刻如图乙所示，两列波“消失” 了，此时介质中M、N 两质点的振动方向是（A ）rrM/ NT1 ：甲A. M点向下，N点向上C. M点、N点都向下B.

11、D.乙M点向上，N点向下M点、N点都静止解析：题图所示时刻M、N的位移均为零，但下一时刻，M点位 置在平衡位置下方，故M点将向下振动，N点位置在平衡位置上方, 故N点将向上振动.5 . 一单摆由甲地移到乙地后，发现走时变快了，其变快的原因 及调整的方法是（B ）A. g 甲gBg甲gC. g 甲A. g 甲gBg甲gC. g 甲乙，乙，乙，将摆长缩短 将摆长放长 将摆长缩短D. g甲g乙，将摆长放长解析：走时变快了，说明周期T=27nJ|变小了，即g乙g甲，假设 要恢复原来的周期，那么需把摆长变长，使（不变.O6.如下图，在光滑水平面上的弹簧振子，弹簧形变的最大限度 为20 cm,图示尸位置是

12、弹簧振子处于自然伸长的位置，假设将振子机 向右拉动5 cm后由静止释放，经05s振子山第一次回到P位置，关 于该弹簧振子，以下说法正确的选项是（D ）f / /WWWW m Z/Z/Z/Z/ZZZ/ZZ/ZZ/ZZ Zz pA.该弹簧振子的振动频率为1 HzB.假设向右拉动10 cm后由静止释放，经过1s振子机第一次回 到P位置C.假设向左推动8 cm后由静止释放，振子机两次经过尸位置的 时间间隔是2 sD.在尸位置给振子机任意一个向左或向右的初速度，只要位移 不超过20 cm,总是经0.5 s速度就降为0解析：此题考查简谐运动的周期性.由题意知，该弹簧振子振动 周期为T=0.5X4s=2s,

13、且以后不再变化，即弹簧振子固有周期为2 s,振动频率为0.5 Hz,所以B选项中应经过0.5s第一次回到P位置， A、B选项错误；C选项中两次经过尸位置的时间间隔为半个周期， 是Is, C选项错误，D选项正确.7.如下图为某鱼漂的示意图.当鱼漂静止时，水位恰好在O 点.用手将鱼漂往下按，使水位到达M点.松手后，鱼漂会上下运 动，水位在之间来回移动.不考虑阻力的影响，以下说法正确的 是（AB ）M- NA.鱼漂的运动是简谐运动B.水位在0点时，鱼漂的速度最大C.水位到达M点时，鱼漂具有向下的加速度D.鱼漂由上往下运动时，速度越来越大解析：设鱼漂的横截面积为S, O点以下的长度为瓦当鱼漂静止 时，

14、水位恰好在。点，说明在。点浮力等于重力，即胆及可取 。点所在位置为平衡位置，取竖直向下为正，当鱼漂被下按X时，水 位在O点上方x处，此时合力为方合=/wggS（7i+x） = 同 理可得水位在。点下方时也满足此式.因为p、g、S都是确定量，所 以上述关系式满足简谐运动的条件（F合=一区），鱼漂做的是简谐运 动，选项A正确；O点是平衡位置，所以O点时鱼漂的速度最大， 选项B正确；水位到达M点时，鱼漂具有向上的加速度，选项C错 误；鱼漂由上往下运动时，可能加速也可能减速，选项D错误.8.陈明、张磊和杜丽三位同学，在学习了波的干涉的知识后， 通过以下的实验，开展了一次研究性学习活动.他们将收录机外接

15、两 只较小的单扬声器音箱，两只音箱并排放置，彼此相距0.51m,播 放事先录好的频率为23 kHz的磁带.然后在两扬声器连线相距3 6 m的平行线上向一个方向上运动，确实听到了忽高忽低的声音.假 如两列声波的波谷在尸点相遇，那么下述正确的选项是（BD ）A.质点尸的振动始终是减弱的B.质点尸的振幅最大C.质点尸的位移始终最小D.质点尸的位移有时为零解析：两列波的波谷在尸点相遇，振动方向相同，振动应加强， 故B、D正确.9.如下图，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长均 为Z,先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，那么（ACD ）A.其他各摆振动周期跟4摆相同B.其他各摆振动的振幅

16、大小相等C.其他各摆振动的振幅大小不同，摆的振幅最大D. 3、C、。三摆振动的振幅大小不同，b摆的振幅最小解析：A摆振动后迫使水平绳摆动.水平绳又迫使3、C、D、E四摆做受迫振动，由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周 期，因此，B、C、。、四摆的周期跟A摆相同.驱动力的频率等于 A摆的固有频率人=*=呆/,其余四摆的固有频率与驱动力的频 率关系是：力=泰岛仁14%，丘=紧信仁0.82八可见只有笈摆的固有频率与驱动力的频率相等，它发生共振现象，其振幅最大，5、C、。三个摆均不发生共振，振幅各异，其中8摆的固有频率与驱动力的频率相差最大，所以它的振幅最小.10. 一弹簧振子沿轴振动，振幅为4

17、cm,振动的平衡位置位于x轴上的0点.如图甲中的、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位移，黑点上的箭头表示运动的方向.如图乙给出的 四条振动曲线，可用于表示振子的振动图象的是（AD ）乙A.假设规定状态a时=0,那么图象为B.假设规定状态8时=0,那么图象为 C.假设规定状态c时=0,那么图象为 D.假设规定状态d时1=0,那么图象为解析：振子在状态a时=0,此时的位移为3 cm,且向规定的正 方向运动，应选项A正确.振子在状态b时/=0,此时的位移为2 cm, 且向规定的负方向运动，相应的图象中初始位移不对，选项B错 误.振子在状态c时，=0,此时的位移为一2 cm,且向规定的负

18、方向 运动，相应的图象中运动方向及初始位移均不对，选项C错误.振 子在状态d时=0,此时的位移为一4 cm,速度为零，应选项D正确.二、填空题（每题9分，共18分）.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.（1）他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮 夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示.这样做的目 的是AC（填字母代号）.A.保证摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节D.保证摆球在同一竖直平面内摆动甲乙他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度=0.999 0 m,点量到摆球的最低端的长度=0.

19、999 0 m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图乙所示，那么该摆球的直径为业 mm,单摆摆长为0.993 0(3)以下振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期 测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为 30次全振动的图象，sin 5。= 0.087, sin 15 = 0.26,这四种操作 过程合乎实验要求且误差最小的是人(填字母代号).解析：(1)夹牢摆线可以使摆动过程中摆线长度不变，夹子可以根 据需要改变摆长，应选择A、C;(2)游标尺的0刻线与主尺12 mm对齐，10刻线与主尺刻线对齐,所以读数为 12.0 mm;摆长 L=0.999 0 m一0 ；2。

20、m=0.993 0 m;(3)sin5 = 0.087,摆长为1 m,所以振幅约为8.7 cm, C、D误差 较大；又振子在平衡位置开始计时误差较小，所以=0时，振子应在 平衡位置，应选择A.11 .用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示.图甲组装单摆时，应在以下器材中选用建(选填选项前的字母).A.长度为1m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的铁球测出悬点O到小球球心的距离(摆长比及单摆完成n次全振动所用的时间右那么重力加速度g=一不一(用心、小，表示).(3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了局部计算处理.组次123摆长L/c

21、m80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期77s1.801.91重力加速度g/(m*s-2)9.749.73IT2bL图乙请计算出第3组实验中的T=Nfils, g=9J6 m/s2.(4)用多组实验数据作出r-L图象，也可以求出重力加速度g. 三位同学作出的升一L图线的示意图如图乙中的。、b、c所示， 其中。和力平行，力和C都过原点，图线力对应的g值最接近当地重 力加速度的值.那么相对于图线儿以下分析正确的选项是在选填选项前的A.A.出现图线。的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆B.出现图线。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值小于图线对应的g值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，如图丙所示.由于家里只有一根量程为30cm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。、A间 细线长度以改变摆长.实验中，当。、A间细线的长度分别为从h 时，测得相应单摆的周期为乙、4.由此可得重力加速度品2) (用，1、，2、71、72 表不).o”4图丙