物理选修3-4机械振动及机械波.doc

机械振动
N
P
M
2．有一摆长为L的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被小钉挡住，使摆长发生变化，现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片，如右图所示，(悬点和小钉未被摄入)，P为摆动中的最低点。已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点的距离为 （ ）
A．L/4 B．L/2 C．3L/4 D．无法确定
3．A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么： （ ）
A．A、B运动的方向总是相同的. B．A、B运动的方向总是相反的.
C．A、B运动的方向有时相同、有时相反. D．无法判断A、B运动的方向的关系.
4．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s。下列说法正确的是
A．列车的危险速率为 B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象
C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等
D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
6．一质点作简谐运动的图象如图所示，则该质点
A．在0.015s时，速度和加速度都为－x方向
B．在0.01至0.03s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小。
C．在第八个0.01s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大
D．在每1s内，回复力的瞬时功率有100次为零。
7．摆长为L的单摆做简谐振动，若从某时刻开始计时，（取作t=0），当振动至 时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的 （ ）

8．将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示。某同学由此图线提供的信息做出了下列判断
① s 时摆球正经过最低点。
② s 时摆球正经过最低点。
③ 摆球摆动过程中机械能减少。
④ 摆球摆动的周期是 T＝1.4s。 上述判断中，正确的是
A. ①③ B. ②③ C ③④ D. ②④
c
a
（c）
d

9．甲乙两人同时观察同一单摆的振动，甲每经过2.0S观察一次摆球的位置，发现摆球都在其平衡位置处；乙每经过3.0S观察一次摆球的位置，发现摆球都在平衡位置右侧的最高处，由此可知该单摆的周期可能是 （ ）
A．0.5S B．1.0S C．2.0S D．3.0S
1如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于a位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到b位置。现将重球（视为质点）从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球压缩到最低位置d.以下关于重球运动过程的正确说法应是（ ）
A．重球下落压缩弹簧由a至d的过程中，重球做减速运动。
B．重球下落至b处获得最大速度。 C．重球下落至d处获得最大加速度。
D．由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量。
x/cm
t/s
o
2

4

6

10

12

8

2

－2

2：一质点做简谐运动的图象如图8所示，下列说法正确的是
　 A．质点运动频率是4Hz C．第4末质点的速度是零
B．在10要内质点经过的路程是20cm
　 D．在t=1s和t＝3s两时刻，质点位移大小相等、方向相同
11．如图所示，质量为m的物块放在水平木板上，木板与竖直弹簧相连，弹簧另一端固定在水平面上，今使m随M一起做简谐运动，且始终不分离，则物块m做简谐运动的回复力是由 提供的，当振动速度达最大时，m对M的压力为 。
12．如图所示为水平放置的两个弹簧振子A和B的振动图像，已知两个振子质量之比为mA :mB=2:3，弹簧的劲度系数之比为kA:kB=3:2，则它们的周期之比TA：TB＝ ；它们的最大加速度之比为aA:aB＝ 。
13．有一单摆，当它的摆长增加2m时，周期变为原来的2倍。则它原来的周期是_________？
14．某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s。则：
（1）他测得的重力加速度g = m/s2.（计算结果取三位有效数字）
(2) 他测得的g值偏小，可能原因是：
A．测摆线长时摆线拉得过紧。
B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了。
C．开始计时时，秒表过迟按下。 D．实验中误将49次全振动计为50次。

（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l和T的数值，再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率K。则重力加速度g = 。（用K表示）
B
a
A
a

15. 一游标卡尺的主尺最小分度为1毫米，游标上有10个小等分间隔，现用此卡尺来测量工件的直径，如图所示。该工件的直径为_____________毫米。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3.如图所示，两木块A和B叠放在光滑水平面上，质量分别为m和M，A与B之间的最大静摩擦力为f，B与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子。为使A和B在振动过程中不发生相对滑动，则它们的振幅不能大于 ，它们的最大加速度不能大于 。
16．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动.B、C相距20 cm.某时刻振子处于B点.经过0.5 s，振子首次到达C点.求：
（1）振动的周期和频率；
（2）振子在5 s内通过的路程及位移大小；
（3）振子在B点的加速度大小跟它距O点4 cm处P点的加速度大小的比值.
17．观察振动原理的应用：心电图仪是用来记录心脏生物电的变化规律的装置，人的心脏跳动时会产生一股股强弱不同的生物电，生物电的变化可以通过周围组织传到身体的表面．医生用引导电极放置于肢体或躯体的一定部位就可通过心电图仪记录出心电变化的波动曲线，这就是心电图．请去医院进行调查研究．下面是甲、乙两人在同一台心电图机上作出的心电图分别如图甲、乙所示，医生通过测量后记下甲的心率是60次／分．试分析：
(1)该心电图机图纸移动的速度；
(2)乙的心动周期和心率．

19．有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期是T0。当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为T.求该气球此时离海平面的高度h。把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体。
4.（1）物理课外活动小组在用单摆测重力加速度的实验中,测出了不同摆长(L)所对应的周期（T），在进行实验数据处理时：
A．甲同学以摆长（L）为横坐标、周期（T）的平方为纵坐标作出了T2—L图线。若他同学测摆长时，忘记测摆球的半径，则他用图线法求得的重力加速度 （选填“偏大”或“偏小”或“准确”）
B．乙同学根据公式得，并计算重力加速度，若他测摆长时，把摆线长当作摆长（忘记加上小球半径），则他测得的重力加速度 （选填“偏大” 或“偏小” 或“准确”）
机械波
1．关于机械振动和机械波下列叙述正确的是（　　　）
　 A．有机械振动必有机械波　C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播方向发生迁移
B．有机械波必有机械振动　　D．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播并不会立即停止
2．波长指的是 ( )
　　A．振动在一个周期内在介质中传播的距离　　 B．横波中两个波峰之间的距离
　　C．纵波中两个密部之间的距离
　　D．波的传播方向上, 两个相邻的任意时刻位移都相同的质点间的距离
3．关于波速公式v=λf，下面哪几句话是正确的 ( )
　　A．适用于一切波 　　B．对同一机械波来说，通过不同的介质时，只有频率f不变
图1
　　C．一列机械波通过不同介质时，波长λ和频率f 都会发生变化
　　D．波长2 m的声音比波长1 m的声音的传播速度大一倍
4． 一列波从空气传入水中，保持不变的物理量是 ( )
A．波速 B．波长 C．频率 D．振幅
5．一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图1所示，质点A的位置与坐标原点相距0.5 m，此时质点A沿y轴正方向运动，再经过0.02 s将第一次达到最大位移，由此可见 ( )
　　A．这列波波长是2 m 　　B．这列波频率是50 Hz
　　C．这列波波速是25 m/s 　　D．这列波的传播方向是沿x轴的负方向
图2

6．如图2所示，为一列沿x轴正方向传播的机械波在某一时刻的图像，由图可知，这列波的振幅A和波长λ分别为( )
A．A=0.4 m，λ=1 m
B．A=1 m， λ=0.4 m
C．A=0.4 m，λ=2 m
D．A=2 m， λ=3 m
7．一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图象如图3所示．此时x＝8 m处的质
0
2
-2
2
4
6
8
10
12
x/m
y/cm
图3
点具有正向最大速度，则再过4.5 s（　　　）
　A．x＝4 m处质点具有正向最大加速度
　B．x＝2 m处质点具有负向最大速度
　C．x＝0处质点一定有负向最大加速度
D．x＝6 m处质点通过的路程为20 cm
8．以下关于波的说法中正确的是 ( )
　　A．干涉现象是波的特征，因此任何两列波相遇时都会产生干涉现象
　　B．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波很容易产生衍射现象
　　C．声波是横波　　D．纵波传播时，媒质中的各质点将随波的传播一直向前移动
9．一位学生在教室里朗读课文, 一位在楼道里走动的人虽不见读书人, 却听到了读书声, 这是因为
　　A．教室的墙壁能传播声波 　　B．教室的墙壁能反射声波
图4
C．发生了声波的衍射现象 D．发生了声波的干涉现象
10．一列波正沿X轴正方向传播, 波长为λ, 波的振幅为A，波速为v． 某时刻波形如图3所示，经过t＝时,下面说法正确的是 )
　　A．波前进了5/4λ　　B．质点P完成了5/4次全振动
　　C．质点P此时正向y轴负方向运动图5

　　D．质点P运动的路程为5A
二、填空题（每小题6分，共36分）
11．每秒做100次全振动的波源产生的波, 以10 m/s的速度传播, 其波长为_____ m．(保留1位小数)
12．声音在空气中的传播速度为340 m/s, 在水中的传播速度为1 450 m/s, 一列在空气中的波长为0.5 m的声波，当它传入水中后的波长应为____m．(保留2位小数)
13．如图5所示为一列正弦波的一部分, 已知a点将向上运动,则该波应向_______方向传播．
图6

14．每秒钟做50次全振动的波源，它激起的波的周期是______s，如果波速是10 m/s，波长是_______m．(用小数表示)
15．抖动绳子的一端，每秒做两次全振动．产生了如图6所示的横波，则绳上横波的波长为　　 cm，波速为____ m/s．
16．某一声纳(水声测位仪)发出105 Hz的超声波，每次共发出去80个全波，每秒发射20次，则在1 min内，发射超声波的时间共有_______s．（保留两位小数）
三、计算题（每小题8分，共24分）
17．一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有相距20 m的A、B两点．当A完成了8次全振动时，B完成了3次全振动，已知波速为12 m/s，试求波源的振动周期．(保留两位小数)
18．一列横波的波源在图7中的坐标原点O处，经过0.4 s，振动从O点向右传播20 cm，P点离O点的距离是80 cm．求：
　　(1)P点起振时的速度方向如何？
图8
　　(2)该波从原点向右传播时开始计时，经多长时间质点P第一次到达波峰?（保留一位小数）
19．横波如图8所示，t1时刻波形为图中实线所示；t2时刻波形如图中虚线所示．已知Δt=t2-t1=0.5s，且3T＜t2-t1＜4T，问：
（1）如果波向右传播，波速多大？
（2）如果波向左传播，波速多大？