第十三章 機械振動與機械波（測試）（原卷版）

第十三章機械振動與機械波測試卷（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級、姓名、學(xué)號填寫在試卷上。2．回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1．如圖所示，光滑水平細桿兩端固定，小滑塊與輕彈簧相連，并套在細桿上，輕彈簧左端固定；在小滑塊上固定一個能持續(xù)發(fā)出單一頻率聲音的蜂鳴器?；瑝K與蜂鳴器靜止時處于點，現(xiàn)將其拉到點由靜止釋放，滑塊與蜂鳴器就沿著細桿在、之間振動起來。某同學(xué)站在右側(cè)，耳朵正好在延長線上，滑塊與蜂鳴器整體視為質(zhì)點，則（）A．該同學(xué)聽到的蜂鳴器的聲音是斷斷續(xù)續(xù)的B．該同學(xué)聽到的蜂鳴器振動時的聲音總是比靜止時音調(diào)高C．如果增大滑塊與蜂鳴器振動的振幅，其振動周期一定增大D．滑塊與蜂鳴器的振動可以視為簡諧運動2．如圖甲所示，彈簧振子的平衡位置為O點，在A、B兩點之間做簡諧運動，取向右為正方向，以振子從A點開始運動的時刻作為計時起點，振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．時，振子的速度方向向左B．時，振子的加速度方向向右C．到的時間內(nèi)，振子的回復(fù)力逐漸增大D．到的時間內(nèi)，振子的動能逐漸減小3．圖中O點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點）拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回擺動，B點為運動中的最低位置，則在擺動過程中（）A．擺球在B點處，速度最大，細線拉力也最大B．擺球在B點處，速度最大，回復(fù)力也最大C．擺球在A點和C點處，速度為零，合力與回復(fù)力也為零D．擺球受到重力、拉力、向心力、回復(fù)力四個力的作用4．飛力士棒（Flexi-bar）是德國物理治療師發(fā)明的一種康復(fù)器材，它由一根PVC軟桿、兩端的負重頭和中間的握柄組成，棒的固有頻率為，如圖所示。下列說法正確的是（）A．用力越大，棒振動的越快B．增大手驅(qū)動的頻率，棒的振幅一定變大C．增大手驅(qū)動的頻率，棒的振動頻率可能減小D．雙手驅(qū)動該棒每分鐘振動270次，則棒的振幅最大5．釣魚可以修身養(yǎng)性，頗受人們喜愛。如圖為某魚漂的示意圖，魚漂上部可視為圓柱體。當魚漂受到微小擾動而上下振動，某釣友發(fā)現(xiàn)魚漂向下運動時圓柱體上的M點恰好可以到達水面，向上運動時圓柱體上的N點恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波動影響，則（）

A．魚漂的振動為簡諧運動B．魚漂振動過程中機械能守恒C．M點到達水面時，魚漂的動能最大D．N點到達水面時，魚漂的加速度最小6．如圖，學(xué)校人工湖水面上和處有兩個穩(wěn)定的振源、，它們振動頻率相同且步調(diào)一致，在水面上產(chǎn)生了兩列波長為0.3m、振幅分別為3cm和5cm的水波，一段時間后水面上形成了穩(wěn)定的干涉圖樣，下列說法正確的是（）A．水波遇到湖中假山時能繞過假山傳播到它的后方B．x軸上處的質(zhì)點振幅小于8cmC．y軸上處的質(zhì)點會隨水波傳播到處D．圖中方程為的曲線上的A點為振動減弱點7．一簡諧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標原點，時刻振子的位移；時刻；時刻。該振子的振幅和周期不可能為（??）A．0.1m， B．0.1m,8sC．0.2m， D．0.2m，8s8．科幻作品是在尊重基礎(chǔ)科學(xué)結(jié)論的基礎(chǔ)上進行合理設(shè)想而創(chuàng)作出的文藝作品，在某科幻小說中，地球中間出現(xiàn)一道豎直裂縫，可簡化為如圖所示的模型。物體從處由靜止釋放后，穿過地心到達，用時，已知質(zhì)量分布均勻的球殼對于放于內(nèi)部的質(zhì)點的引力為零；質(zhì)量為，勁度系數(shù)為的彈簧振子的周期公式為，引力常量為，可將地球看作質(zhì)量均勻分布的球體，不計空氣阻力。則地球的平均密度為（）

A． B． C． D．9．一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是t=1s時刻該簡諧橫波的波形圖；圖乙是平衡位置在x=3m處的質(zhì)點P的振動圖像，下列說法正確的是（）

A．簡諧橫波沿x軸負方向傳播 B．簡諧橫波的頻率為2HzC．簡諧橫波的波速為2m/s D．t=1.5s時質(zhì)點P在波峰10．如圖是一列簡諧橫波沿x軸傳播的時刻的波形圖，已知該波的傳播速度為4m/s，則下列選項圖中，描述平衡位置坐標為處質(zhì)點的振動圖像可能正確的是（）A． B．C． D．11．“戰(zhàn)繩”是一種時尚的健身器材，有較好的健身效果。如圖甲所示，健身者把兩根相同繩子的一端固定在P點，用雙手分別握住繩子的另一端，然后根據(jù)鍛煉的需要以不同的頻率、不同的幅度上下抖動繩子，使繩子振動起來。某次鍛煉中，健身者以2Hz的頻率開始抖動繩端，t=0時，繩子上形成的簡諧波的波形如圖乙所示，a、b為右手所握繩子上的兩個質(zhì)點，二者平衡位置間距離為波長的，此時質(zhì)點a的位移為cm。已知繩子長度為20m，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩質(zhì)點振動的相位差為B．t=s時，質(zhì)點a的位移仍為cm，且速度方向向下C．健身者抖動繩子端點，經(jīng)過5s振動恰好傳到P點D．健身者增大抖動頻率，將減少振動從繩子端點傳播到P點的時間12．一根長的軟繩拉直后放置在光滑水平地板上，以繩中點為坐標原點，以繩上各質(zhì)點的平衡位置為軸建立圖示坐標系。兩人在繩端、沿軸方向不斷有節(jié)奏地抖動，形成兩列振幅分別為、的相向傳播的機械波。已知的波速為。時刻的波形如圖所示。下列判斷正確的有（

）A．兩波源的起振方向相同B．兩波源的起振方向相反C．時，在之間（不含兩點）繩上一共有5個質(zhì)點的位移為D．時，在之間（不含兩點）繩上一共有6個質(zhì)點的位移為第II卷（非選擇題共52分）二、實驗題（滿分14分）13．某同學(xué)用圖a所示裝置測定重力加速度，并驗證機械能守恒定律。小球上安裝有擋光部件，光電門安裝在小球平衡位置正下方。（1）用螺旋測微器測量擋光部件的擋光寬度d，其讀數(shù)如圖b，則d=mm；（2）讓單擺做簡諧運動并開啟傳感器的計數(shù)模式，當光電門第一次被遮擋時計數(shù)器計數(shù)為1并同時開始計時，以后光電門被遮擋一次計數(shù)增加1。若計數(shù)器計數(shù)為N時，單擺運動時間為t，則該單擺的周期T=；（3）擺線長度大約80cm，該同學(xué)只有一把量程為30cm的刻度尺，于是他在細線上標記一點A，使得懸點O到A點間的細線長度為30cm，如圖c。保持A點以下的細線長度不變，通過改變OA間細線長度l以改變擺長，并測出單擺做簡諧運動對應(yīng)的周期T。測量多組數(shù)據(jù)后繪制T2-l圖像，求得圖像斜率為k1，可得當?shù)刂亓铀俣萭=；（4）該同學(xué)用此裝置繼續(xù)實驗，驗證機械能守恒定律。如圖d，將小球拉到一定位置由靜止釋放，釋放位置距最低點高度為h，開啟傳感器計時模式，測得小球擺下后第一次擋光時間為Δt，改變不同高度h并測量不同擋光時間Δt，測量多組數(shù)據(jù)后繪制圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是過原點的直線并求得圖像斜率k2，比較k2的值與（寫出含有d、k1的表達式），若二者在誤差范圍內(nèi)相等，則驗證機械能是守恒的；（5）對于本次實驗，下列說法中正確的兩項為。A．安裝在小球下面的擋光部件選用擋光小圓柱比擋光小薄片好B．只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，k1的測量值與理論值相比偏大C．只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，k2的測量值與理論值相比偏小D．驗證機械能守恒時細線偏離平衡位置的最大角度必須小于或等于5°三、計算題（滿分38分）14．如圖所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在時刻的振動圖像。該波的振幅為，此時平衡位置位于原點的質(zhì)點A的位移為，平衡位置位于處的質(zhì)點P的位移為0。已知時，質(zhì)點A位于波峰。（1）求該波的波長；（2）若該波傳播方向未知，求該波可能的波速v。15．如圖甲，水袖舞是中國京劇的特技之一，因其身姿搖曳、技法神韻倍受人們喜歡。某次表演中演員甩出水袖的波浪可簡化為如圖乙所示沿x軸方向傳播的簡諧橫波，P、Q為該波沿水平傳播方向上相距的兩個質(zhì)點，且橫波由P傳向Q。時P質(zhì)點正經(jīng)過平衡位置向上振動，Q質(zhì)點正處于波谷（未畫出），圖丙為P質(zhì)點振動圖像。已知該水袖舞甩出的波長在至之間，袖子足夠長且忽略傳播時振幅的衰減，求：（1）質(zhì)點P振動的位移y與時間t的關(guān)系式；（2）該水袖舞形成的簡諧波的波速。16．某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的單擺實驗，將擺長為的細繩上端固定在天花板上的點處，下端拴接一個小球。在點的正下方的處有一固定的細鐵釘。保證細繩始終處于拉直狀態(tài)，將小球向右拉至細繩與豎直方向的夾角為后由靜止釋放，并從釋放時開始計時。當小球擺到最低位置時，細繩會受到鐵釘?shù)淖钃酢Ｈ∠蛴覟檎较?。（。當角很小時，近似有。）求：（1）此擺振動的周期；（2）此擺在細繩受到鐵釘阻擋前后的振幅，并在圖乙中作出一個周期內(nèi)的振動圖像。

17．已知質(zhì)量為的物體在受到的回復(fù)力作用下，將做簡諧運動，其偏離平衡位置的位移與時間t的關(guān)系到遵循規(guī)律，其中，為比例系數(shù)，A為振幅。如圖，一豎直光滑的足夠長圓管，內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，彈簧下端固定于地面上，上端與一質(zhì)量為m的圓盤a相連，圓盤a靜