新高考物理一轮单元训练第七单元机械振动和机械波（B卷）含答案

这是一份新高考物理一轮单元训练第七单元机械振动和机械波（B卷）含答案，共7页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，如图所示，工人用采摘机采摘松果等内容，欢迎下载使用。
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：每小题选出答案后，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、草稿纸和答题卡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：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．某鱼漂的示意图如图所示，O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点O。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，下列说法正确的是( )
A．鱼漂的运动是简谐运动
B．点O过水面时，鱼漂的加速度最大
C．点M到达水面时，鱼漂具有向下的加速度
D．鱼漂由上往下运动时，速度越来越大
2．一条细线下面挂一个小球，让它自由摆动，它的振动图象如图所示。则下列说法正确的是( )
A．该单摆的摆长大约为2 m
B．若将此单摆置于向上匀加速的升降机中，单摆的周期会大于2 s
C．若将此单摆置于向下匀加速的升降机中，单摆的周期会大于2 s
D．根据图中的数据不能估算出它摆动的最大摆角
3．2020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、回”三步走规划完美收官。若探测器携带了一个在地球上振动周期为T0的单摆，并在月球上测得单摆的周期为T，已知地球的半径为R0，月球的半径为R，忽略地球、月球的自转，则地球第一宇宙速度v0与月球第一宇宙速度v之比为( )
A． B．
C． D．
4．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝1 s时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A．波沿x轴负方向传播，波速为2 m/s
B．该波可以与另一列频率为2 Hz的波发生稳定的干涉
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
5．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，振幅为0.1 m。t1＝0时刻的波形如图中实线所示，t2＝0.25 s时刻的波形如图中虚线所示。在t1到t2时间内，x＝6 m处的质点运动的路程为s，且0.2 m＜s＜0.4 m，则( )
A．此列波沿x轴正方向传播
B．此列波的周期为8 s
C．波的速度为40 m/s
D．x＝6 m处质点的振动方程为y＝0.1sin 5πt(m)
6．一列简谐横波沿x轴传播，振幅为4 cm，周期T＝5 s。已知在t＝0时刻，质点a坐标为(5 cm，－2 cm)，沿y轴正向运动，质点b坐标为(15 cm，－2 cm)，沿y轴负向运动，如图所示。下列说法正确的是( )
A．该列播向x轴正向传播
B．当质点b在波谷时，质点a一定在波峰
C．该列简谐横波波长可能为10 cm
D．该列简谐横波波速可能为0.02 m/s
7．图甲是一列简谐横波在t＝0.1 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.5 m处的质点，Q是平衡位置在x＝12 m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是( )
A．这列波沿x轴负方向传播
B．在t＝0.25 s时，质点P的速度方向沿y轴正方向
C．从t＝0.1 s到t＝0.25 s的过程中，质点Q的位移大小为30 cm
D．从t＝0时刻开始计时，质点P在t＝(0.045＋12n) s(n＝0，1，2…)时到达波峰
8．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－时间图像如图乙所示，其中t1为物块刚接触薄板的时刻，t2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。则( )
A．t2时刻物块的加速度大小比重力加速度小
B．t1～时间内，物块所受合外力的功率逐渐增大
C．t1～t2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部分，AB段曲线为抛物线的一部分
二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小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0分。
9．如图所示，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。则( )
A．工作中，树干的振动频率等于采摘振动头的振动频率
B．为避免被落下的松果砸中，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，则树干的振动频率逐渐减小
10．在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如图所示，可以肯定的是( )
A．a波源的频率为b波源频率的2倍
B．a波的波长为b波波长的2倍
C．a、b两列波叠加能产生干涉
D．通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显
11．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝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( )
A．eq \f(1,3) m B．eq \f(2,3) m C．eq \f(4,3) m D．eq \f(10,3) m
12．如图所示甲、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2 m/s，振幅都为A，某时刻的图像如图所示。此时甲波恰好传到x＝2 m处，乙波恰好传到x＝6 m处，取此时为t＝0时刻，则以下说法中正确的有( )
A．经过足够长时间后，甲、乙两波能形成稳定的干涉图样
B．t＝2 s时，平衡位置在x＝3 m处的质点的位移此时为y＝(1＋eq \f(\r(3),2))A
C．t＝3 s时，平衡位置在x＝7 m处的质点振动方向向下
D．t＝3 s时，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零
三、非选择题：本题共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B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、B两点相距24 m，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，则波长为___________m，该同学和爸爸___________（选填“能”或“不能”）同时处于波谷。
14．(9分)一列简谐横波沿x轴传播，振幅为10 cm。t＝0时刻，该波波形如图中实线所示，此时x＝0处的质点N沿y轴负向振动，质点M此时的纵坐标为5eq \r(3) cm，经过Δt＝1 s(Δt＜T)波形如图中虚线所示，则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，t＝0时刻质点M的横坐标是_______m。
15．(9分)如图所示，ABCD为一液体槽：AB、CD所在的侧面为铜板，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O点。下端穿出铁球使得单摆摆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），O点与液体槽的中央在同一条竖直线上。在AB、CD所在的铜板面上接上左下图所示电源。电源内阻可忽略。电动势F＝8 V。将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、CD的竖直面上做简谐运动，图为闭合开关S后某段时间内传感器显示的摆球与CD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π2＝g）；
(2)设AB、CD所在的侧面两铜板内侧之间的距离L＝4 cm，则细铜丝与导电液体的接触点偏离CD的最大距离Lm为___________cm。
16．(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a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c点最近的振幅极大的点到c点的距离为eq \f(3,8)l。求：
(1)波的波长；
(2)ac边上有几个振幅极小的点。
17．(12分)如图所示为某简谐横波t＝0时刻的波形图，该波沿x轴正方向传播，振动周期T＝2 s，此时平衡位置为xp＝4 m质点P刚要开始振动，质点Q的平衡位置为xQ ＝15 m (Q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Q第二次出现波峰。
18．(14分)在某空间中建立如图甲所示的坐标系xOy，t＝0时刻，一质量m＝0.01 kg的质点a在坐标原点处沿y轴正方向开始做简谐振动，其速度随时间的关系如图乙所示，振幅A＝0.25 m。坐标原点处质点（振源）的振动在周围介质中传播，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t＝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a所受合外力的冲量大小；
(2)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－0.25 m。
第七单元（B）答案
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．【答案】A
【解析】鱼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，则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O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，鱼漂达到了向下的最大位移，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，达到最大后则开始减小，故D错误。
2．【答案】C
【解析】根据图像可得周期为2s，振幅A＝4 cm，根据T＝2πeq \r(\f(l,g))，解得l≈1 m，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值，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g0，g0＞g，根据T＝2πeq \r(\f(l,g))则单摆的周期会小于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．【答案】A
【解析】根据单摆周期公式有T＝2πeq \r(\f(L,g))，某星体的第一宇宙速度为v，则有，联立解得，则地球第一宇宙速度v0与月球第一宇宙速度v之比为，所以A正确。
4．【答案】D
【解析】从乙图可知，t＝1 s时刻，P质点正在平衡位置向＋y方向振动，则波沿x轴正方向传播，由v＝eq \f(λ,T)，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，与其发生干涉的波的频率也为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．【答案】D
【解析】由题图可知λ＝8 m，振幅A＝0.1 m，由x＝6 m处的质点运动的路程为s，且0.2 m＜s＜0.4 m，结合图像可知t1＝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，则，则，则x＝6 m处质点的振动方程为y＝0.1sin 5πt(m)，故D正确，BC错误。
6．【答案】B
【解析】由于质点a、b运动位移恰好为振幅的一半且运动速度恰好相反，因此a、b间的水平距离，无论n取何值，波长都不可能为10 cm，则波速不可能为0.02 m/s，故CD错误；由于质点a、b运动总是相反，因此质点b在波谷时，质点a一定在波峰，B正确；根据质点a、b运动位移和速度，只能判断质点a、b间有，无法判断波的传播方向，A错误。
7．【答案】B
【解析】根据图乙，t＝0.1 s时，质点Q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T＝0.2 s，根据图甲，波向正方向传播，则t＝0.1 s时质点P向下振动，到t＝0.25 s，历时，质点P的位移为正且向上振动，所以其速度方向沿y轴正方向，B正确；从t＝0.1 s到t＝0.25 s的过程中，历时 ，质点Q运动到波峰，其位移大小为10cm，C错误；波速，根据图甲，t＝0.1 s前质点P到达波峰的时间，根据图甲，t＝0.1 s后质点P到达波峰的时间(n＝0，1，2…)，D错误。
8．【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t1之前，物体只受重力，物体做自由落体运动，x－t图像为抛物线，在接触薄板之后即t1之后，开始时物体受的向下的重力大于向上的弹力，则合力竖直向下，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，则合力竖直向上，物体向下做加速度增加的减速运动，则t1～t2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t1～t2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部分，但因为A点物体速度不为零，B点速度为零，所以临界点的位置更靠近A点，物体所受合力为零的点在t1～时间内，该段时间内一定有一时刻物块所受合外力的功率为零，B点加速度大于A点加速度，而A点加速度为g，所以t2时刻的加速度大小大于g，故ABD错误。
二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小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0分。
9．【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，则树干的振动频率不变，振幅减小，故D错误。
10．【答案】BD
【解析】由两声源的振动图像可以看出，a波的周期是b波的2倍，由f＝eq \f(1,T)可知，a波源的频率为b波源频率的eq \f(1,2)倍，A错误；因为波速相等（同一介质），由波速公式v＝eq \f(λ,T)可知，a波的波长等于b波波长的2倍，B正确；两列波相干涉的条件是频率必须相等，可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉，C错误；波长越长，通过同一狭缝衍射越明显，a波的衍射效果比b波明显，D正确。
11．【答案】BCD
【解析】由图甲可知波长λ＝2 m，振幅A＝0.1 m，图乙所示质点在t＝0时在正向最大位移处，图丙所示质点在t＝0时，y＝－0.05 m，运动方向沿y轴负方向，结合波形图找到对应的点，如图所示，若题图乙所示质点为图中左侧波峰上的点，则两点距离为eq \f(4,3)m；若题图乙所示质点为图中右侧波峰上的点，则两点距离为eq \f(2,3) m；考虑到空间周期性，则x＝nλ＋eq \f(4,3)（m）或x＝nλ＋eq \f(2,3)（m）（n＝0、1、2…），即x＝2n＋eq \f(4,3)（m）或x＝2n＋eq \f(2,3)（m）（n＝0、1、2…），综上分析，选项BCD正确，A错误。
12．【答案】BD
【解析】由题图可求得甲、乙两列横波的频率为，，产生稳定的干涉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涉图样，故A错误；t＝2 s时，根据可知，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＝7 m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，，故可得t＝2 s时，平衡位置在3 m处的质点的位移为，故B正确；t＝3 s时，根据可知，两列波均向前传播了6 m，即甲的波谷到达x＝7 m处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达x＝7 m处，根据叠加知，该质点向上振动，故C错误；画出再经过3 s的波形图如图所示，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2～3 m之间，4～5 m之间，6 m处，7～8 m之间，9 m处，故D正确。
三、非选择题：本题共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)
【答案】6 能 (每空3分)
【解析】由题意可知，波的周期，由波长公式可得，由于AB的距离恰好为波长的4倍，所以该同学和爸爸能同时处于波谷。
14．(9分)
【答案】正 2 0.4 (每空3分)
【解析】t＝0时刻，x＝0处的质点沿y轴负向振动，则此列波沿x轴正向传播；由图知，则；由图可知此波波长，则波速，根据，将代入解得，当的质点的振动情况传播到质点M时传播距离，则点M的横坐标为。
15．(9分)
【答案】(1)1 0.25 (2)3 (每空3分)
【解析】(1)由图可知单摆的周期，由T＝2πeq \r(\f(l,g))得。
(2)由图象可知O与地之间的最大电压U＝6 V， 铜板AB和CD间场强，则球与CD间距。
16．(10分)
【解析】(1)设与c点最近的振幅极大点为d，a、b发出的波到d点的波程分别为x1和x2，则
(1分)
(1分)
根据干涉振幅极大点的波程关系（n＝0、1、2…） (2分)
由已知可知d点的
则由得。 (2分)
(2)由于，可知在ac边上振幅极大点含a、c点，n＝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)
【解析】(1)由图可知，该波的波长，则传播速度
(2分)
质点P的起振方向沿y轴的正方向 (2分)
波的振幅 ，则有质点P的振动方程为。 (2分)
(2)振动由质点P传到质点Q的时间为 (2分)
从质点P开始振动到出现第二次波峰的时间 (2分)
故总时间为。 (2分)
18．(14分)
【解析】(1)由图乙可知，质点a在t＝0时刻速度 (1分)
时刻速度 (1分)
0~1s时间内根据动量定理有
解得。 (2分)
(2)由图乙可知，质点a的振动周期
波的周期也为 (2分)
时处的质点刚开始起振，则波速 (2分)
经过时间，x＝10 m处的质点开始沿y轴正方向振动 (2分)
再经过时间，x＝10 m处的质点位移第一次为 (2分)
所以从t＝0时刻起，x＝10 m处的质点位移第一次为－0.25 m经过的时间为。 (2分)