（2021新人教版）高中物理选择性必修第一册单元测试卷+答案解析（全册一套打包）.zip

第第 1 章章动量守恒定律动量守恒定律单元测试卷单元测试卷 一、单选题一、单选题(共共 15 小题小题) 1.质量为 1 kg 的物体做直线运动，其速度图象如图所示则物体在前 10 s 内和后 10 s 内所受外力 的冲量分别是() A 10 Ns,10 Ns B 10 Ns，10 Ns C 0,10 Ns D 0，10 Ns 2.关于动量守恒定律，下列说法中正确的是() A 小球与地球相碰撞的过程中，小球的动量守恒 B 只有不受外力作用时，系统的动量才是守恒的 C 系统在不受外力和内力作用时动量才是守恒的 D 系统虽然受到外力作用，但动量仍然可能守恒 3.如图，横截面积为 5 cm2的水柱以 10 m/s 的速度垂直冲到墙壁上，已知水的密度为 1103kg/m3， 假设水冲到墙上后不反弹而顺墙壁流下，则墙壁所受水柱冲击力为() A 5105N B 50 N C 5103N D 5102N 4.在验证碰撞中的动量守恒的实验中，关于入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影响，下列 说法正确的是() A 释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小 B 释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测量值越精确 C 释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小 D 释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力越小 5.如图所示，质量分别为 m 和 2m 的 A、B 两物块用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A 紧靠竖直 墙现用力 F 向左缓慢推物块 B 压缩弹簧，当力 F 做功为 W 时，突然撤去 F，在 A 物体开始运动 以后，弹簧弹性势能的最大值是() A W B W C W DW 6.A、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA1 kg，mB2 kg，vA6 m/s，vB2 m/s，当 A 追上 B 并发生碰撞后，A、B 两球速度的可能值是() AvA5 m/s，vB2.5 m/s BvA2 m/s，vB4 m/s CvA4 m/s，vB7 m/s DvA7 m/s，vB1.5 m/s 7.一质量为 M 的航天器，正以速度 v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机 瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为 v1，加速后航天器的速度大小 v2，则喷出 气体的质量 m 为() AmM BmM CmM DmM 8.一质量为 m 的物块放置于光滑水平地面上，t0 时刻开始对该物块施加一变力 F，物块从静止开 始在地面上做直线运动，力 F 随时间变化的关系如图所示，关于物块的运动，以下说法正确的是() A 在 0t4时间内物块做往返运动 B 在 0t4时间内 t2时刻物块的速度最大 C 在 t1t2时间内力 F 对物块做负功 D 0t2时间内与 t2t4时间内力 F 对物块的冲量相同 9.某物体以定初速度沿粗糙斜面向上滑，并且能够重新下滑到底端如果物体在上滑过程中受到 的合冲量大小为 I上，下滑过程中受到的合冲量大小为 I下，它们的大小相比较为() AI上I下 BI上I下 10.【答案】D 【解析】设兔子的速度方向为正，能使兔子致死的力 F2mg，兔子的运动视为匀减速， 由动量定理可知：Ft0mv 解得：v4 m/s；所以当速度大于 4 m/s 时，兔子会死亡， D 符合题意 11.【答案】C 【解析】甲、乙、弹簧为一系统，它们所受的合外力为零，动量守恒，只有弹力做功，它们相 距最近，弹簧压缩最大时，速度相同由碰撞特点可知，当甲物块的速率为 1 m/s 时，有向左或向 右两种情况，所以由动量守恒可得两解当弹簧再次恢复原长后，甲、乙就会分开，所以甲物块 的速率不可能达到 5 m/s. 12.【答案】B 【解析】用全过程法求解即可，FtFf4t0，FFf41，故 B 正确 13.【答案】D 【解析】重力的冲量 IGmgt，物体下滑时间不同，故 IG不同，A 错；弹力与斜面垂直，两物块所 受弹力方向不同，故弹力的冲量不同，B 错；两物块所受合力的方向平行斜面，故合力的冲量方向 也与斜面平行，故合力的冲量不同，C 错；由机械能守恒定律可知，物体到达底端时速率相等，由 Imv 知，合力冲量大小相等，故 D 对 14.【答案】C 【解析】由 p22mEk知，甲球的动量大于乙球的动量，所以总动量的方向应为甲球的初动量的方 向，可以判断 C 正确，A、B、D 错误 15.【答案】B 【解析】相互作用的两个物体不一定都有位移，故作用力和反作用力不一定同时都做功，例如用 黑板擦擦黑板，摩擦力对黑板擦做负功，由于黑板没有发生位移，摩擦力对黑板没有做功，所以 它们的总功可能不等于零而冲量是矢量，作用力与反作用力的方向始终相反，它们的冲量的矢 量和 I 一定为零 16.【答案】 【解析】因为开始热气球匀速下降，所以热气球受到的浮力等于其重力，即 FMg，释放沙袋后， 对热气球由动量定理(选择向下为正方向)，有(Mm)gFt0(Mm)v 时间 t 在沙袋落地之前，对系统(热气球及释放的沙袋)分析，该系统所受合外力为零，所以系统的动量守 恒取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得 Mvmv，解得：v 即热气球的速度减为零时，沙袋的速度为. 17.【答案】向前v0 【解析】选小孩 a、b 和船为一系统，忽略水的阻力，系统水平方向动量守恒，设小孩 b 跃出后小 船向前行驶的速度为 v，选 v0方向为正方向，根据动量守恒定律，有(M2m)v0Mvmvmv， 整理解得 vv0，方向向前 18.【答案】 【解析】由五个物块组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，mv05mv，v ，即它们最后的速度为. 19.【答案】(1)m1m2(2)m1m241 【解析】(1)为防止碰后 m1被反弹，入射球质量要大于被碰球质量，即 m1m2； (2)实验要验证表达式 m1m1m2 代入数据，有：m10.605 0m10.363 0m20.968 0 代入数据解得：m1m241. 20.【答案】22.50 【解析】左侧滑块的速度为：v1m/s0.225 m/s 则左侧滑块的 m1v1100 g0.225 m/s22.5 gm/s 右侧滑块的速度为：v2m/s0.15 m/s 则右侧滑块的 m2v2150 g(0.15 m/s)22.5 gm/s 因 m1v1与 m2v2等大、反向，两滑块质量与速度的乘积的矢量和 m1v1m2v20 21.【答案】两物体的质量和速度乘积的矢量和0.28 kgm/s. 【解析】规定碰撞前甲的速度方向为正方向； 碰撞前，甲的质量和速度的乘积： m甲v甲0.60.8 kgm/s0.48 kgm/s， 乙的质量和速度的乘积： p乙m乙v乙0.4(0.5) kgm/s0.2 kgm/s， 碰撞前甲乙质量和速度的乘积的矢量和： 048 kgm/s0.2 kgm/s0.28 kgm/s 碰撞后甲乙的质量和速度的乘积矢量和： (m甲m乙)v(0.60.4)0.28 kgm/s0.28 kgm/s 由此可知，两滑块相互作用的过程中不变的是两物体的质量和速度乘积的矢量和 22.【答案】(1)2m/s(2)m/s(3) m 【解析】(1)物体 C 下滑过程中机械能守恒，有： mgh mv mv 解得 v22m/s (2)在物体 C 冲上小车 B 到与小车相对静止的过程中，两者组成的系统动量守恒，以水平向右为正 方向，由动量守恒定律有 mv2(mM)v， 得 vm/sm/s (3)设物体 C 冲上小车后，相对于小车板面滑动的距离为 l，由功能关系有： mgl mv (mM)v2 代入数据解得：l m. 23.【答案】(1)(2) 【解析】(1)设 A 与 B 的共同速度为 v，对系统根据动量守恒定律，有 mv0(Mm)v， 得 v (2)设小车 B 的最小长度为 L，对系统由功能关系，有： mgL mv (Mm)v2 解得 L. 24.【答案】2.5 m/s 【解析】子弹击穿 A 后，A 在水平方向上获得一个速度 vA，最后当 A 相对车静止时，A 与车的共同 速度为 v. 子弹射穿 A 的过程极短，因此可以认为子弹和 A 组成的系统动量守恒，设子弹击穿 A 后的速度为 v，由动量守恒定律有mBv0mBvmAvA，得 vAm/s5 m/s A 获得速度 vA相对车滑动，对于 A 与车组成的系统，动量守恒，因此有：mAvA(mAM)v，所以 vm/s2.5 m/s. 第第 2 章章机械振动机械振动单元测试卷单元测试卷 一、单选题一、单选题(共共 15 小题小题) 1.一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动可把游船浮动简化成竖直方向的 简谐运动，振幅为 20 cm，周期为 3.0 s当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐地面与 甲板的高度差不超过 10 cm 时，游客能舒服地登船在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是() A 0.5 s B 0.75 s C 1.0 s D 1.5 s 2.下列说法中正确的是() A 弹簧振子的运动是简谐运动 B 简谐运动就是指弹簧振子的运动 C 简谐运动是匀变速运动 D 单摆简谐运动的回复力是重力和拉力的合力 3.一弹簧振子的周期为 2 s，当振子从平衡位置向右运动开始计时，经 12.6 s 时振子的运动情况是() A 向右减速 B 向右加速 C 向左减速 D 向左加速 4.把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动() A 变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长 B 变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长 C 变快了，要使它恢复准确，应增加摆长 D 变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长 5.如图所示，一台玩具电机的轴上安有一个小皮带轮甲，通过皮带带动皮带轮乙转动(皮带不打滑)， 皮带轮乙上离轴心 O 距离 2 mm 处安有一个圆环 P.一根细绳一端固定在圆环 P 上，另一端固定在 对面的支架上，绳呈水平方向且绷直在绳上悬挂着 4 个单摆 a、b、c、d.已知电动机的转速是 149 r/min，甲、乙两皮带轮的半径之比为 15,4 个单摆的摆长分别是 100 cm、80 cm、60 cm、40 cm.电动机匀速转动过程中，哪个单摆的振幅最大(g 取 10 m/s2)() A 单摆 a B 单摆 b C 单摆 c D 单摆 d 6.如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象则 () A 任意时刻甲振子的位移都比乙振子的位移大 B 零时刻，甲、乙两振子的振动方向相同 C 前 2 秒内甲、乙两振子的加速度均为正值 D 第 2 秒末甲的速度达到其最大，乙的加速度达到其最大 7.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力大小 F 随时间 t 变化 的图象如图所示，下列判断中正确的是() A 该单摆的周期为 t B 该单摆的周期为 2t C 该单摆的周期为 3t D 该单摆的周期为 4t 8.如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆 A 振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆 B、C 振动，则 下列说法正确的是() A 只有 A、C 摆振动周期相等 BA 摆的振幅比 B 摆的小 CB 摆的振幅比 C 摆的大 DA、B、C 三摆的振动周期相等 9.如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个互相竖直平行的平面间运动，小球落在地面之前的运 动() A 是机械振动，但不是简谐运动 B 是简谐运动，但不是机械振动 C 是简谐运动，同时也是机械振动 D 不是简谐运动，也不是机械振动 10.如图所示，弹簧振子以 O 为平衡位置在 B、C 间做简谐运动，则() A 从 BOC 为一次全振动 B 从 OBOC 为一次全振动 C 从 COBOC 为一次全振动 D 从 DCOBO 为一次全振动 11.如图所示，物体 A 和 B 用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A 的质量为 m，B 的质量为 M， 弹簧的劲度系数为 k.当连接 A、B 的绳突然断开后，物体 A 将在竖直方向上做简谐运动，则 A 振动 的振幅为() A B C D 12.如图所示，固定曲面 AC 是一段半径为 4.0 m 的光滑圆弧形成的，圆弧与水平方向相切于 A 点， AB10 cm.现将一小物体先后从弧面顶端 C 和圆弧中点 D 处由静止释放，到达弧面底端时的速度 分别为 v1和 v2，所需时间为 t1和 t2，则下列关系正确的是() Av1v2，t1t2 Bv1v2，t1t2 Cv1v2，t1t2 Dv1v2，t1t2 13.如图所示，一水平弹簧振子在光滑水平面上的 B、C 两点间做简谐运动，O 为平衡位置已知振 子由完全相同的 P、Q 两部分组成，彼此拴接在一起当振子运动到 B 点的瞬间，将 P 拿走，则以 后 Q 的运动和拿走 P 之前比较有() AQ 的振幅增大，通过 O 点时的速率增大 BQ 的振幅减小，通过 O 点时的速率减小 CQ 的振幅不变，通过 O 点时的速率增大 DQ 的振幅不变，通过 O 点时的速率减小 14.质点 P 以 O 点为平衡位置竖直向上作简谐运动，同时质点 Q 也从 O 点被竖直上抛，它们恰好同 时到达最高点，且高度相同，在此过程中，两质点的瞬时速度 vP与 vQ的关系应该是() AvPvQ B 先 vPvQ，后 vPvQ，最后 vPvQ CvPvQ D 先 vPvQ，后 vPvQ，最后 vPvQ 15.如图所示，一根用绝缘材料制成的劲度系数为 k 的轻弹簧，左端固定，右端与质量为 m、带电 量为q 的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上在施加一个场强为 E、方向水平向右的匀强 电场后，小球开始做简谐运动那么() A 小球到达最右端时，弹簧的形变量为 B 小球做简谐运动的振幅为 C 运动过程中小球的机械能守恒 D 运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变 二、填空题二、填空题(共共 3 小题小题) 16.在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带减速带间距为 10 m，当车辆经过减速带时会产生振动若某汽车的固有频率为 1.25 Hz，则当该车以_m/s 的 速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为_ 17.一质点作简谐运动，其位移 x 与时间 t 关系曲线如图所示，可知质点振动的振幅是_cm， 一次全振动走路的路程为_cm. 18.如图所示，一个弹簧振子在光滑水平面内做简谐振动，O 为平衡位置，A、B 为最大位移处，当 振子在 A 点由静止开始振动，测得第二次经过平衡位置所用时间为 t，则弹簧振子的振动周期为 _；若在 O 点正上方 h 的 C 处有一个小球，在振子从 A 点开始振动的同时自由下落， 它们恰好到 O 点处相碰，则 h 的值可能为_ 三、实验题三、实验题(共共 3 小题小题) 19.两位同学用如图所示的装置测量重力加速度 (1)测量中一位同学有如下步骤： A用米尺测量出悬线的长度 l，并将它记为摆长； B用天平测量出摆球的质量 m； C使单摆小角度摆动后，用秒表记录全振动 n 次的时间，并计算出摆动周期 T 以上步骤中不正确的是_，不必要的是_(填写步骤前字母) (2)另一位同学测量了不同摆长(L)情况下单摆的振动周期(T)，并做出 T2L 图线然后计算出图线 的斜率 k，这位同学根据图线求出重力加速度的计算公式为 g_. 20.用单摆测重力加速度时 (1)摆球应采用直径较小，密度尽可能_的球，摆线长度要在 1 米左右，用细而不易断的尼龙 线 (2)摆线偏离竖直方向的角度 应_ (3)要在摆球通过_位置时开始计时，摆线每经过此位置_次才完成一次全振动 (4)摆球应在_面内摆动，每次计时时间内，摆球完成全振动次数一般选为_次利用单 摆测重力加速度的实验中，摆长的测量应在摆球自然下垂的状况下从悬点量至_某同学组 装了如图所示的单摆，并用图示的 L 作为摆长，这样测得的 g 值将偏_(填“大”或“小”) 21.(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，在下面器材中应选用什么器材为_？ A1 m 长细线 B1 m 长粗绳 C毫米刻度尺 D泡沫塑料小球 E小铁球F大时钟H秒表 (2)测量振动时间，应从摆球经过_位置开始计时(填“最高点”或“最低点”) 四、计算题四、计算题(共共 3 小题小题) 22.如图所示，小车质量为 M，木块质量为 m，它们之间的最大静摩擦力为 Ff，在劲度系数为 k 的 轻弹簧作用下，沿光滑水平面做简谐振动木块与小车间不发生相对滑动小车振幅的最大值为 多少？ 23.如图所示，在质量 M5 kg 的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量分别为mA1 kg、mB0.5 kg 的 A、B 两物体，弹簧的劲度系数为 100 N/m.箱子放在水平地面上，平衡后剪断 A、B 间的连线， A 将做简谐运动，求：(g10 m/s2) (1)在剪断绳子后瞬间，A、B 物体的加速度分别是多大？ (2)物体 A 的振幅？ (3)当 A 运动到最高点时，木箱对地面的压力大小？ 24.如图所示，质量为 m 的木块 A 和质量为 M 的木块 B 用细线捆在一起，木块 B 与竖直悬挂的轻 弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设 弹簧的劲度系数为 k，当它们经过平衡位置时，A、B 之间的静摩擦力大小为 Ff0.当它们向下离开平 衡位置的位移为 x 时，A、B 间的静摩擦力为 Ffx.细线对木块的摩擦不计求：(重力加速度为 g) (1)Ff0的大小； (2)Ffx的大小 答案解析答案解析 1.【答案】C 2.【答案】A 【解析】弹簧振子的运动是种周期性的往返运动，属于简谐运动，故 A 正确； 简谐运动并不只是弹簧振子的运动；单摆的运动也可以看作是简谐运动，故 B 错误； 简谐运动的加速度随物体位置的变化而变化，不是匀变速运动，故 C 错误； 单摆做简谐运动的回复力由重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供，故 D 错误 3.【答案】D 【解析】由简谐运动的周期性可知，经 12.6 s，振子振动了 6个周期，经过整个周期重复以前的 运动形式，故即可认为是经个周期后的运动情况.T，所以振子正在向左运动，而且是 向平衡位置运动，是加速运动，故 D 选项正确 4.【答案】B 【解析】把标准摆钟从北京移到赤道上，重力加速度 g 变小，则周期 T2T0，摆钟显示 的时间小于实际时间，因此变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长，B 正确 5.【答案】A 【解析】两个轮子是同缘传动，故边缘点线速度相等，甲、乙两轮的半径之比为 15，根据 vr，边缘点角速度之比为 51，故驱动力的频率为：f0.5 Hz 故驱动力的周期为：T2 s；共振的条件是驱动力周期等于系统的固有周期，根据单摆的周期 公式 T2，发生共振的摆长为：L1 m100 cm；故单摆 a 发生共振， 故选 A. 6.【答案】D 【解析】简谐运动图象反映了振子的位移与时间的关系，由图可知，甲振子的位移有时比乙振子 的位移大，有时比乙振子的位移小，故 A 错误；根据切线的斜率等于速度，可知，零时刻，甲、 乙两振子的振动方向相反，故 B 错误；由 a分析可知，前 2 秒内乙振子的加速度为正值， 甲振子的加速度为负值，故 C 错误；第 2 秒末甲的位移等于零，通过平衡位置，速度达到其最大， 乙的位移达到最大，加速度达到其最大，故 D 正确 7.【答案】D 【解析】小球在竖直平面内做单摆运动，在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力，此时拉 力最大，此时开始计时，第二次拉力最大时对应的时间即为一个周期，根据图象可知：单摆的周 期为：T4t0，故选 D. 8.【答案】D 【解析】当单摆 A 振动起来后，单摆 B、C 做受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱 动力的周期(或频率)，选项 A 错误，D 正确；当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现 象，选项 B、C 错误 9.【答案】D 【解析】机械振动具有往复的特性，可以重复地进行，小球在运动过程中，没有重复运动的路径， 因此不是机械振动，当然也肯定不是简谐运动 10.【答案】C 【解析】振子经过 4 个振幅的过程为一个全振动，C 项正确 11.【答案】A 【解析】绳剪断前，弹簧伸长的长度：x1；绳剪断后，A 做简谐运动，在平衡位置时， 弹簧的拉力与重力平衡，此时弹簧伸长的长度为：x2；所以 A 振动的振幅为：Ax1x2 x2. 12.【答案】A 【解析】小球的运动可视为简谐运动(单摆运动)，根据周期公式 T22，知小球在 C 点和 D 点释放，运动到 O 点的时间相等，都等于.根据动能定理有：mgh mv20，知 C 点 的 h 大，所以从 C 点释放到达 O 点的速度大，故 A 正确 13.【答案】C 【解析】振幅为偏离平衡位置的最大距离，即速度为零时的位移大小，振子到 B 点时速度为零， OB 间距等于振幅，此时撤去 P 物体，速度仍然为零，故振幅不变；简谐运动中势能和动能之和守 恒，到达 B 点时，动能为零，弹性势能最大，此时撤去 P 物体，系统机械能不变，回到 O 点时动 能不变，根据 Ek mv2，振子质量减小，速率一定增加，故选 C. 14.【答案】D 【解析】质点 P 以 O 点为平衡位置竖直向上作简谐运动，质点 Q 也从 O 点被竖直上抛，作出 vt 图象，发现有以下两种情况： 由于 vt 图象与时间轴包围的面积表示位移，故情况一显然不满足，情况二满足，所以先 vPvQ，后 vPvQ，最后 vPvQ，故选 D. 15.【答案】A 【解析】小球做简谐运动，在平衡位置有 kAqE，解得 A，小球到达最右端时，弹簧的形变 量为 2 倍振幅，即 2A，A 正确，B 错误；小球运动过程中有电场力做功，故机械能不守恒， C 错误；小球运动过程中有电场力和弹簧弹力做功，故对于弹簧和小球组成的系统，电势能和弹性 势能以及动能总量守恒，D 错误 16.【答案】12.5共振 【解析】车辆经过减速带时颠簸的最厉害，即车辆发生共振现象，此时驱动力的频率应为 f1.25 Hz，则由 f 得 vfx12.5 m/s. 17.【答案】28 【解析】简谐运动的振幅是指偏离平衡位置的最大距离，从 xt 图象可以看出，是 2 cm；简谐运 动一次全振动走路的路程为 4 倍的振幅，故为 8 cm. 18.【答案】 t(k0、1、2、3) 【解析】据题意，弹簧振子由 A 点从静止开始振动到第二次经过平衡位置所用时间为 t 秒，则有： Tt 得：T t 当振子与小球恰好到 O 点处相碰时，振子运动的时间为：t0(2k1)，k(0、1、2、3) 则小球所在 C 点距水平面的高度 h 是： h gt(k0、1、2、3) 19.【答案】(1)AB(2) 【解析】(1)单摆摆长是摆线长度与摆球半径之和，因此错误的步骤是 A；在实验中不需要测摆球 的质量，因此，不需要的步骤是 B； (2)由单摆周期公式 T2可得，T2L，由此可知 T2与 L 成正比， 因此 T2L 图象斜率 k，重力加速度 g. 20.【答案】(1)大(2)小于 5(3)平衡2(4)同一竖直3050球心大 【解析】(1)为了减小测量误差，摆球选择直径较小，密度较大的球，摆线不易伸长或形变的尼龙 线 (2)在摆角较小时，摆球的运动可以看做简谐运动，所以摆线偏离竖直方向的角度应小于 5. (3)在摆球经过平衡位置时开始计时进行测量误差较小，摆线在一次全振动过程中，2 次经过平衡位 置 (4)摆球应在同一竖直面内摆动，防止出现圆锥摆，每次计时时间内，摆球完成全振动次数一般选 为 3050 次 摆长为悬点到球心的距离，因 l 偏大，则测得的 g 值偏大 21.【答案】(1)ACEH(2)最低点 【解析】(1)根据 T2得，g，需要测量摆长和单摆的周期，用刻度尺测量摆长，所 以需要毫米刻度尺，需要用秒表测量周期为了减小误差，摆球选择质量大一些，体积小一些， 则选择小铁球，摆线选择 1 m 长的细线，故选 A、C、E、H. (2)测量振动时间时，因为小球经过最低点速度最大，在该位置开始计时误差最小 22.【答案】 【解析】当 M 与 m 间的静摩擦力达到最大值 Ff时，二者做简谐运动的振幅最大，设为 A，此时二 者的加速度相同，设为 a，先对整体由牛顿第二定律有：kA(mM)a，再隔离 m，对 m 由牛顿第 二定律有 Ffma，解得：A. 23.【答案】(1)5 m/s2和 g(2)5 cm(3)55 N 【解析】(1、2)平衡后剪断 A、B 间细线，A 将做简谐振动，B 做自由落体运动，即 B 的加速度为 g； 以 A 为研究对象，此时受向下的重力和弹簧的竖直向上的弹力，而弹簧的弹力为：(mAmB)g 根据牛顿第二定律得：aA m/s25 m/s2 剪短绳子瞬间有：kx1(mAmB)g， 平衡位置时，弹簧的伸长量：有：kx2mAg， 故振幅为：Ax1x20.05 m5 cm (2)剪断 A、B 间的连线，A 将做简谐运动，且在最低点的回复力为mBg；根据简谐运动的对称性， 到达最高点时回复力大小也为mBg；据此可知弹簧对 A 的弹力为 5 N，方向向上，所以弹簧对顶部 的拉力也为 Ff5 N， 再以木箱为研究对象，据平衡态可知：FMgF50 N5 N55 N， 由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力等于 55 N. 24.【答案】(1)mg(2)mg 【解析】(1)经过平衡位置时，回复力为 0，对于 A 有：Ff0mg (2)在平衡位置时 对于 A、B 组成的系统有：kx0(mM)g 向下离开平衡位置的位移为 x 时 对于 A、B 组成的系统有：k(x0 x)(mM)g(mM)a 则 kx(mM)a 对于 A 有：Ffxmgma 解得 Ffxmamgmg 第第 3 章章机械波机械波单元测试卷单元测试卷 一、单选题一、单选题(共共 15 小题小题) 1.一列声波从空气传入水中，已知水中波长较大，则() A 声波频率不变，波速变小 B 声波频率不变，波速变大 C 声波频率变小，波速变大 D 声波频率变大，波速不变 2.如图甲为某简谐机械横波在 t0 时刻波的图象，乙图为波的传播方向上某质点的振动图象下 列说法正确的是() A 该波的波速是 15 m/s B 该波一定沿 x 轴正方向传播 C 若乙是质点 P 的振动图象，则 t0.15 s 时刻，质点 Q 的坐标为(0.5 m,0 cm) D 若乙是质点 Q 的振动图象，则 t0.15 s 时刻，质点 P 的坐标为(1 m，4 cm) 3.如图所示，实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波(各只有半个波形)，两波在同一根 弹性绳上分别向左、向右传播，某一时刻两列波的位置如图所示P、Q、S 表示弹性绳上的三个质 点的平衡位置，下列说法中正确的是() A 该时刻，P 的速度向上，Q 的速度为零，S 的速度向下 B 该时刻 P 的速度向下，Q 的速度为零，S 的速度向下 C 该时刻 P、Q、S 都处于各自的平衡位置，各点振动速度相同 D 该时刻 P、Q、S 都处于各自的平衡位置，但 Q 的速度最大 4.如图所示，MN 是足够长的湖岸，S1和 S2是湖面上两个振动情况完全相同的波源，它们激起的水 波波长为 2 m，S1S25 m，且 S1与 S2的连线与湖岸平行，到岸边的垂直距离为 6 m，则岸边始终 平静的地方共有() A 2 处 B 3 处 C 4 处 D 无数处 5.如图所示为一列简谐横波 t 时刻的图象，已知波速为 0.2 m/s.以下结论正确的是() A 经过 0.5 s，质点 a、b、c 通过的路程均为 75 cm B 若从 t 时刻起质点 a 比质点 b 先回到平衡位置，则波沿 x 轴正方向传播 C 图示时刻质点 a、b、c 所受的回复力大小之比为 213 D 振源的振动频率为 0.4 Hz 6.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s 和 9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振 子 P 和水平弹簧振子 H 组成(如图 1 所示)在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差 5 s 开始振动，则() 图 1 AP 先开始振动，震源距地震仪约 36 km BP 先开始振动，震源距地震仪约 25 km CH 先开始振动，震源距地震仪约 36 km DH 先开始振动，震源距地震仪约 25 km 7.有关纵波与横波，下列说法正确的是() A 振源上下振动形成的波是横波 B 振源水平振动形成的波是纵波 C 波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波 D 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波 8.一列声波由空气传入水中，以下说法正确的是() A 声波的波长不变 B 声波的波长减小 C 声波的频率变大 D 声波的波速增加 9.如图，两列水波波源 S1和 S2的振幅分别为 2A 和 A，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和 虚线表示下列说法正确的是() A 两列波在相遇区域发生干涉 B 波谷和波谷相遇处位移为零 CA 点的位移始终为零 D 此刻 A 点和 B 点的位移大小分别是 A 和 3A 10.如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M 是波峰与 波峰相遇点，下列说法中正确的是() AP、N 两点始终处于平衡位置 B 该时刻质点 O 正处在平衡位置 C 点 M 到两波源的距离之差一定是波长的整数倍 D 质点 M 的位移始终最大 11.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递 的情况是() A 所有质点都立即停止振动 B 已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动 C 能量将会继续向远处传递 D 能量传递随即停止 12.如图所示，图甲为一列简谐波在 t0 时的波形图，图乙是这列波中 x200 cm 处的 P 点的振动 图线，那么该波的传播速度大小、方向分别是( ) Av50 cm/s，沿 x 轴负方向传播 Bv25 cm/s，沿 x 轴负方向传播 Cv50 cm/s，沿 x 轴正方向传播 Dv25 cm/s，沿 x 轴正方向传播 13.周期为 2.0 s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点 P 沿 y 轴负方向 运动，则该波() A 沿 x 轴正方向传播，波速 v 20 m/s B 沿 x 轴正方向传播，波速 v10 m/s C 沿 x 轴负方向传播，波速 v 20 m/s D 沿 x 轴负方向传播，波速 v10 m/s 14.一小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶() A 逐渐漂向湖心 B 逐渐漂向湖畔 C 在落下的地方上下振动 D 沿树叶所在的圆圈做圆周运动 15.公路上的雷达测速仪的工作原理是利用() A 波的反射和多普勒效应 B 波的干涉和多普勒效应 C 波的干涉和波的反射 D 波的反射和共振 二、填空题二、填空题(共共 3 小题小题) 16.如图，沿波的传播方向上有间距均为 2 m 的五个质点，均静止在各自的平衡位置，一列简谐横 波以 2 m/s 的速度水平向右传播，t0 时刻到达质点 a，质点 a 开始由平衡位置向下运动，t3 s 时质点 a 第一次到达最高点，下列说法中正确的是_ A质点 d 开始振动后的振动周期为 4 s Bt4 s 时刻波恰好传到质点 e Ct5 s 时刻质点 b 到达最高点 D在 3 st4 s 这段时间内质点 c 的速度方向向上 E这列简谐横波的波长为 4 m 17.某人乘火车由甲地去乙地途中此人乘坐的列车超过一列货运列车，超车后听到货运列车发出 的笛声频率为 f1；此人乘坐的列车以后又与迎面驶来的一列客车，听到客车驶近时的笛声频率为 f2，已知我们生产的机车发出的笛声相同，则 f1与 f2的大小关系是 f1_f2. 18.如图所示，一列沿x 方向传播的简谐横波在 t0 时刻刚好传到 x6 m 处，已知波速 v10 m/s，则图中 P 点开始振动的方向沿_(选填“y”或“y”)方向，在 x21 m 的点在 t_ s 第二次出现波峰 三、计算题三、计算题(共共 3 小题小题) 19.如图所示分别为一列沿水平方向匀速传播的横波在 t0 时刻的图象和在 x3 m 处的质点 A 从 该时刻开始计时的振动图象求： (1)波速的大小和方向； (2)在 t0.1 s 时，x1 m 处的质点 B 的位移和该段时间内质点 B 通过的路程 20.一根弹性绳沿 x 轴方向放置，左端在原点 O，用手握住绳的左端使其沿 y 轴方向做周期为 1 s 的 简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波，如图所示求： (1)若从波传到平衡位置在 x1 m 处的 M 质点时开始计时，那么经过的时间 t 等于多少时，平衡 位置在 x4.5 m 处的 N 质点恰好第一次沿 y 轴正向通过平衡位置，在图中准确画出当时弹性绳上 的波形 (2)从绳的左端点开始做简谐运动起，当它通过的总路程为 88 cm 时，N 质点振动通过的总路程是 多少？ 21.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的 9 个质点，相邻两质点间的距离均为 0.1 m，如图(a) 所示一列横波沿该直线向右传播，t0 时到达质点 1，质点 1 开始向下运动，振幅为 0.2 m，经 过时间 0.3 s 第一次出现如图(b)所示的波形 (1)求该列横波传播的速度； (2)画出质点 5 从 t0 到 t0.3 s 的振动图象 答案解析答案解析 1.【答案】B 【解析】声波由空气进入水中，波长变大，频率不变，由波速公式 vf 得知，声波的波速变大， 故 B 正确 2.【答案】D 【解析】由甲图可知波长 2 m，由乙图可知周期 T0.2 s，所以波速为 v10 m/s，故 A 错 误；由题中条件无法判断波的传播方向，故 B 错误；若乙是质点 P 的振动图象，则波向左传播， 质点 Q 此时向上振动，在 t0.15 s 时刻质点 Q 振动到波谷处，即其坐标为(2 m，4 cm)，故选 项 C 错误；若乙是质点 Q 的振动图象，则波向右传播，质点 P 此时向上振动，在 t0.15 s 时刻质 点 P 振动到波谷处，即其坐标为(1 m，4 cm)，故选项 D 正确 3.【答案】A 【解析】由图及振动的叠加可知，图示时刻各质点均在平衡位置，此时，左波使质点 P 向上振动， 右波使质点 P 向上振动，叠加后速度向上，Q 质点此时是波峰和波谷相遇，速度为 0.左波使质点 S 向下振动，右波使质点 S 向下振动，叠加后速度向下，故选 A. 4.【答案】C 【解析】当空间某点到两个波源的路程差为半波长的奇数倍时，振动始终减弱； 水波的波长为 2 m，S1S25 m，当到两个波源的路程差为 1 m、3 m、5 m 时，振动减弱； 路程差为 1 m 是双曲线，与岸边有 2 个交点； 路程差为 3 m 是双曲线，与岸边有 2 个交点； 路程差为 5 m 是以 S1为起点向左的射线和以 S2为起点向右的射线，与岸边无交点； 路程差不可能大于 S1S25 m； 由上分析可知，岸边始终平静的地方共有 4 处，故 A、B、D 错误，C 正确 5.【答案】C 6.【答案】A 【解析】横波的传播速率小于纵波的传播速率，所以 P 先开始振动由5 s，可得 9/ 4/ x36 km，则 A 正确，B、C、D 错误 7.【答案】C 【解析】物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波，若波向下传播，振源 上下振动，形成的波与振动的方向在同一条直线上，该波是纵波，故 A 错误；振源水平振动形成 的波不一定是纵波，振源水平振动若与波的传播方向垂直，形成的波是横波，故 B 错误；波沿水 平方向传播，质点上下振动，质点振动的方向与波传播的方向垂直，这类波是横波，故 C 正确； 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，振源水平振动若与波的传播方向垂直，形成的波是横 波，故 D 错误 8.【答案】D 【解析】波的频率是由波源决定的，故当声波由空气进入水中，频率不变波速由介质决定，波 速变大，由波速公式 vf 知，声波的波长变长，故 A、B、C 错误，D 正确 9.【答案】D 【解析】由图看出，波源