【物理】河南省洛阳市第一高级中学2019-2020学年高二下学期周练（4 13页

‎2020年4月18日高二物理周练答案解析 ‎1. 简谐运动属于（ ） ‎ A.变速运动 B.匀速直线运动 C.曲线运动 D.匀变速直线运动 ‎【答案】A ‎【考点】简谐运动 ‎【解答】、简谐运动物体的速度随时间也周期性变化，所以物体作变速运动．故正确． 、简谐运动的速度是变化的，不可能是匀速直线运动．故错误．、简谐运动可以是曲线运动，也可以是直线运动．故错误。、简谐运动的回复力和加速度随时间作周期性变化，是非匀变速运动．故错误．故选 ‎2. 关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是（ ） ‎ A.受迫振动的振幅与它的振动频率无关 B.在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同 C.在波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直 D.同一单摆在月球表面简谐振动的周期大于在地球表面简谐振动的周期 ‎【答案】D ‎【考点】机械波，简谐运动 ‎【解答】、当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动会共振，振幅最大，所以受迫振动的振幅与它振动的频率有关，故错误；、介质中的波速只由介质决定，因此同一种介质中，传播速度相同，故错误；、横波的质点振动方向与波的传播方向垂直，而纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同；故错误；、月球表面的重力加速度比地球表面的小，所以同一单摆在月球表面简谐振动的周期比地球表面的大．选项正确； 3. 关于振动和波的关系，下面说法中正确的是（ ） ‎ A.如果振源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 B.由某振源产生波，波的频率与振源的频率相同 C.物体做机械振动时，一定有机械波产生 D.振源的振动速度和波速是相同的 ‎【答案】B ‎【考点】机械波，简谐运动 ‎【解答】、如果振源停止振动，依据波形成原理，质点间依次带动，则在介质中传播的波动不会立即停止，故错误；、根据波的产生可知介质中各质点都波源的驱动力作用下做受迫振动，质点振动的频率等于波源的频率，所以波的频率与振源的频率相同，故正确；、根据机械波产生与传播的条件，可知，有机械振动不一定有机械波，还要有传播介质，才可能形成机械波，故错误；、波在同一均匀介质中是匀速传播的，而振源振动的速度在周期性变化，振源的振动速度和波速没有直接关系，故错误．故选：．‎ 4. 把质量是的小球放在竖立的轻质弹簧上，并将球向下按至的位置，如图甲所示，迅速松手后，球被弹起并沿竖直方向运动到最高位置（图丙），途中经过的位置时弹簧正好处于自由状态（图乙）．已知、的高度差为，、的高度差为，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是（）‎ A.从到的过程中，球先加速后减速，在位置动能最大 B.从到的过程中，球的机械能守恒 C.松手瞬间球的加速度为 D.弹簧被压缩至位置时具有的弹性势能为 ‎【答案】D ‎【考点】含弹簧类机械能守恒问题，牛顿运动定律的应用—受力确定运动，简谐运动 ‎【解答】．小球从上升到位置的过程中，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球先加速后减速，当弹簧的弹力等于重力时，合力为零，小球的速度达到最大；从到的过程，小球做匀减速运动，动能不断减小，所以从到的过程中，球先加速后减速，在间某位置动能最大，故错误；．从到的过程中，由于弹簧要对小球做功，所以小球的机械能增加，故错误；．假如小球从只能运动到，在点的加速度为 ，方向竖直向下，根据简谐运动的对称性知小球在点的加速度为，方向竖直向上；现由于弹簧在点的压缩量更大，合力更大，所以小球在 点的加速度大于，故错误；．从到的过程中，根据系统的机械能守恒得：弹簧被压缩至位置时具有的弹性势能 ；故正确．故选．‎ 5. 如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知（） ‎ A.振子的振动周期等于 B.在＝时刻，振子的位置在点 C.在＝时刻，振子的速度为零 D.从到，振子正从点向点运动 ‎【答案】D ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动的振动图象 ‎【解答】、振子的周期是振子完成一个周期性变化所用的时间，由图直接读出其周期 ＝；故错误；、由图乙知在＝时刻，振子的位移为零，正通过平衡位置，所以振子的位置在点，故错误；、在＝时刻，振子的位移为零，正通过平衡位置，速度最大，故错误；、从到，振子的位移从变化到正向最大，说明正从点向点运动。故正确。‎ 6. 如图所示，弹簧下面挂一质量为的物体，物体在竖直方向上作振幅为的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中（ ）‎ A.物体在最低点时的弹力大小应为 B.弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 C.弹簧的最大弹性势能等于 D.物体的最大动能应等于 ‎【答案】C ‎【考点】简谐运动，机械能守恒的判断 ‎【解答】．小球做简谐运动的平衡位置处，，．当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长，可知．所以在最低点时，形变量为．弹力大小为．故错误；．在运动的过程中，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒，弹簧的弹性势能、物体的动能、重力势能之和不变．故错误； ．从最高点到最低点，动能变化为，重力势能减小，则弹性势能增加．而初位置弹性势能为，在最低点弹性势能最大，为．故正确； ．在平衡位置动能最大，由最高点到平衡位置，重力势能减小，动能和弹性势能增加，所以物体的最大动能不等于．故错误．故选：．‎ 5. 光滑的水平面叠放有质量分别为和的两木块，下方木块与一劲度系数为的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ ）‎ A. B.‎ C. D.‎ ‎【答案】C ‎【考点】简谐运动的回复力和能量，简谐运动的振幅、周期和频率，摩擦力的判断 ‎【解答】对整体最大振幅时有＝，得 隔离分析，当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力。 ‎ ‎，所以．故正确， ‎ 5. 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为，则质点（ ） ‎ A.第末与第末的位移相同 B.第末与第末的位移相同 C.第内质点的加速度一直增大 D.内质点的路程等于 ‎【答案】B ‎【考点】简谐运动 ‎【解答】、依据位移随时间变化的关系式为，第末位移为正，与第末的位移为负，故错误．、依据位移随时间变化的关系式为，，故正确．、第内质点趋向平衡位置运动，故第内质点的加速度一直减小，故错误． 、简谐振动图象如图，可知内质点的路程小于，故错误．故选：．‎ 6. 一列在均匀介质中沿轴传播的简谐横波＝时的波形如图所示，已知质点运动的加速度正在减小，质点从＝到＝时间内运动的路程为，下列说法正确的是（ ）‎ A.波沿轴正向传播 B.波速＝‎ C.＝时，＝处的质点沿轴向左运动 D.质点与＝处的质点振动情况总是相反 ‎【答案】B ‎【考点】波长、频率和波速的关系，横波的图象 ‎【解答】、质点在＝时运动的加速度减小，说明质点正向平衡位置运动，根据波形平移法知波沿轴负向传播，故错误；、质点的振幅为 ＝，由质点从＝到＝时间内运动的路程 ＝＝，则＝，波的周期＝，故波速＝，故正确；、＝时，机械波向左传播，但质点并不随波迁移，故错误；、质点与＝处的质点平衡位置间的距离不等于半波长的奇数倍，故不是反相点，振动情况并不总是相反，故错误。 ‎ 5. 一个水平弹簧振子的振动周期是，当振子从平衡位置向右运动，经过时，振子运动情况是（ ） ‎ A.正在向右做减速运动 B.正在向右做加速运动 C.位移正在减小 D.正在向左做加速运动 ‎【答案】B,C ‎【考点】简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动 ‎【解答】、振动周期是，经过时，则＝，整数倍周期不用考虑，只看个周期，当振子从平衡位置向右运动，经过，则振子向右做加速运动，靠近平衡位置，故错误，正确；、经过，振子向平衡位置运动，位移在减小，故正确；‎ 6. 下列五幅图中关于振动和波的说法正确的是（ ） ‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎④‎ ‎③‎ ‎ ‎ A.①中粗糙斜面上的金属球在弹簧的作用下运动，则该运动是简谐运动 B.②中若单摆的摆长为，摆球的质量为、位移为，则此时回复力为 C.③中若此图为某简谐横波某时刻的波形图，则此时质点、之间的距离就是该波的一个波长 D.④中若实线为某简谐横波某时刻的波形图，且此时质点沿轴负向运动，则经极短时间后波形图可能如虚线所示 ‎【答案】B,D ‎【考点】横波的图象，简谐运动，单摆周期公式 ‎【解答】、粗糙斜面上的金属球在弹簧的作用下运动，是阻尼振动，振动幅度逐渐降低，不是简谐运动，故错误；、若单摆的摆长为，摆球的质量为、位移为，则此时回复力为：＝，小角度摆动时，；故；故正确；、相邻的波峰与波谷间的距离为半个波长，故错误；、若实线为某简谐横波某时刻的波形图，且此时质点沿轴负向运动，则波向右传播，故经极短时间后波形图可能如虚线所示，故正确；‎ 5. 当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是（ ） ‎ A.振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等，弹性势能相同 B.振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功 C.振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供 D.振子在运动过程中，系统的机械能守恒 ‎【答案】C,D ‎【考点】简谐运动的回复力和能量，简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动 ‎【解答】、简谐运动具有对称性，关于平衡位置对称的点动能相同，故速度相同时，弹簧的长度有两个可能的值，不一定相等，弹性势也就不一定相同，故错误；、振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力与位移同方向，故始终做正功，故错误；、振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供，故正确； 、振子在运动过程中，只有重力和弹力做功，故系统的机械能守恒，故正确。‎ 6. 如图甲为一列简谐横波在＝时刻的波形图，是平衡位置在＝处的质点，是平衡位置在＝处的质点，图乙为质点的振动图象，则下列说法正确的是（ ）‎ A.这列波的波长是，周期是，振幅是 B.在＝时，质点向轴负方向运动 C.从＝到＝，该波沿轴正方向传播了 D.从＝到＝，质点通过的路程为 ‎【答案】A,C,‎ ‎【考点】横波的图象，波长、频率和波速的关系 ‎【解答】、由甲图知：这列波的波长是，振幅是，由乙图知：周期是，故正确。、图为质点的振动图象，则知在＝时，质点正从平衡位置向波峰运动，所以质点向轴正方向运动，故错误；、在＝时，质点向轴负方向运动，根据波形平移法可知该波沿轴正方向传播，波速为：＝，从＝到＝，经过的时间为：＝，则从＝到＝，该波沿轴正方向传播的距离为 ＝＝＝，故正确。、从＝到＝，由于＝时质点不在波峰、波谷和平衡位置，所以从＝到＝内，所以质点通过的路程不是＝，故错误。‎ 5. 图为一列简谐横波在＝时的波形图。图为媒质中平衡位置在＝处的质点的振动图象，是平衡位置为＝的质点。下列说法正确的是（ ）‎ A.波速为 B.波的传播方向向右 C.时间内，运动的路程为 D.时间内，向轴正方向运动 ‎【答案】B,C ‎【考点】简谐运动的振动图象，波长、频率和波速的关系，横波的图象 ‎【解答】、由图可知该简谐横波波长为，由图知周期为，则波速为＝，故错误；、根据图的振动图象可知，在＝处的质点在＝时振动方向向上，所以该波向右传播，故正确；、时间内，振动 振动了半个周期，通过的路程为＝，故正确；、＝时，质点位于波谷，则时间内，质点由波峰沿轴负方向振动，故错误。‎ 5. 如图，、、、是均匀介质中水平轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为、和。一列简谐横波沿轴正向传播，在＝时刻传到质点处，使质点由平衡位置开始竖直向下运动。波继续向前传播，＝时质点已经通过了路程并第一次回到了平衡位置，此时质点刚好开始振动。则下列说法正确的是（ ）‎ A.该波的波速为 B.质点开始振动后，其振动周期为 C.当后，质点向下运动时，质点一定向上运动 D.在的时间间隔内质点向上加速运动 ‎【答案】B,C ‎【考点】横波的图象，波长、频率和波速的关系 ‎【解答】、在＝的时间内，波从传播到的距离为，则波速：，故错误；、从质点起振开始到波形传播到点的时间：，点起振后振动了半个周期，总时间为，有：，解得：＝，而所有质点的振动周期相同，故质点开始振动后其振动周期也为，故正确；、当后，和都已开始振动，两者平衡位置的距离为，等于半个波长，则质点向下运动时，质点一定向上运动，故正确；、当时间时，周期＝，则点起振需要，则点的振动时间在范围内且起振向下，故正经过波谷后向平衡位置振动，则质点向上先加速运动后减速向上运动，故错误；‎ 6. 一列简谐横波沿轴传播在＝时刻的波形如图中实线所示，＝时刻的波形如图中虚线所示，虚线恰好过质点的平衡位置。已知质点平衡位置的坐标＝。下列说法正确的是（ ）‎ A.该简谐波传播的最小速度为 B.波传播的速度为＝……‎ C.若波向轴正方向传播，质点比质点先回到平衡位置 D.若波向轴负方向传播，质点运动路程的最小值为 ‎【答案】A,D ‎【考点】横波的图象，波长、频率和波速的关系 ‎【解答】、内波传播的最短距离为，故最小波速为，故正确；、若波向轴正方向传播，波速为：，＝…；若波向轴负向传播，则波速为：，＝…；故错误；、若波向轴正方向传播，时刻后质点背离平衡位置运动，质点靠近平衡位置运动，故质点比质点后后回到平衡位置，故错误；、＝时刻，质点偏离平衡位置，若波向轴负方向传播，质点向平衡位置运动，经十二分之一个周期刚好回到平衡位置，故最短路程为，故正确。‎ 5. 如图所示，质量为＝的物体放在质量为＝的平台上，随平台上、下做简谐运动。设在简谐运动过程中，二者始终保持相对静止。已知轻弹簧的劲度系数为＝，振幅为＝，＝。试求：‎ ‎（1）两者处于平衡位置时，弹簧形变量；‎ ‎（2）二者一起运动到最低点时，物体对平台的压力大小。‎ ‎【答案】（1）两者处于平衡位置时，弹簧形变量为；‎ ‎（2）二者一起运动到最低点时，物体对平台的压力大小为。‎ ‎【考点】牛顿第二定律的概念，力的合成与分解的应用，简谐运动 ‎【解答】（1）（3分）根据平衡条件，有：＝，‎ 根据胡克定律，有：＝，‎ 联立解得：＝；‎ （2） ‎（5分）振幅为＝，当到最低点时，‎ 对整体，有：＝；‎ 对，有：＝；‎ 联立解得：＝；‎ 根据牛顿第三定律，物体对平台的压力也为。‎ ‎（未分析牛顿第三定律扣一分）‎ 5. 弹簧振子以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动．在时刻，振子从、间的点以速度向点运动；在时，振子速度第一次变为；在时，振子速度第二次变为． ‎ ‎（1）若、之间的距离为，求振子在内通过的路程；‎ ‎（2）若、之间的距离为，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象．‎ ‎【答案】（1）若、之间的距离为，振子在内通过的路程是；‎ ‎（2）弹簧振子位移表达式为，振动图像如解答图所示．‎ ‎【考点】简谐运动 ‎【解答】解：（1）（4分）根据已知条件分析得：弹簧振子振动周期为：‎ ‎，‎ 若、之间的距离为，则振幅为：，‎ 所以振子在内通过的路程为：．‎ （2） ‎（5分，表达式2分，图像3分，表达式无单位不得分）若、间距离为，则振幅为 ‎．‎ 从平衡位置开始计时，规定到为正方向，‎ 则时刻，位移为正向最大值，则弹簧振子位移表达式为：‎ ‎， 振动图象如图所示．‎ 5. 如图甲所示为一列水平向右传播的简谐横波在＝时刻的波形图，图示时刻波恰好传播到＝处。图乙是这列波上点的振动图象。质点的平衡位置坐标为＝。从该时刻开始计时，求：‎ 波的传播速度大小；‎ 质点第一次到达波峰所需的时间；‎ 质点第一次到达波峰时通过的路程。‎ ‎【答案】波的传播速度大小为；‎ 质点第一次到达波峰所需的时间为；‎ 质点第一次到达波峰时通过的路程为。‎ ‎【考点】横波的图象，波长、频率和波速的关系 ‎【解答】（4分，波长周期各一分，波速二分）根据图甲和图乙可知该波的波长和周期分别为＝，＝，‎ 所以波速为；‎ ‎（3分）质点第一次到达波峰所需要的时间就是初始时刻＝处质点的振动状态传到点所需要的时间，根据波的图象可知 ‎＝＝，‎ 则所需的时间；‎ ‎（4分）根据波的图象知，振幅＝，‎ 从质点起振到第一次到达波峰历时为，‎ 所以质点通过的路程为＝＝＝。‎ 5. ‎（8分）如图所示，一列简谐横波在沿轴方向传播的过程中，波形由实线变为虚线经历的时间＝。‎ ‎（3分）若该列波沿轴正方向传播，且在时间内传播的距离小于波长，求传播速度；‎ ‎（5分）若该列波沿轴负方向传播，求传播速度的可能值。‎ ‎【答案】若该列波沿轴正方向传播，且在时间内传播的距离小于波长，传播速度为。‎ 若该列波沿轴负方向传播，传播速度的可能值为＝、、、……。‎ ‎【考点】横波的图象，波长、频率和波速的关系 ‎【解答】分析波形图可知，波长＝，‎ (i) 波沿轴正方向传播，在时间内传播的距离小于波长，波形由实线变为虚线，传播的距离为，则＝，‎ 根据速度公式可知，。‎ (ii) 波沿轴负方向传播，波形由实线变为虚线，传播最短距离为，则＝＝、、……‎ 根据波速公式可知，＝、、、……。‎