2019-2020年高二物理模塊二機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波教案 新課標(biāo) 人教版.doc

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2019-2020年高二物理模塊二機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波教案 新課標(biāo) 人教版 波的干涉 機(jī)械波 波的疊加 波的衍射 波的多普勒效應(yīng) 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 機(jī)械振動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 受力特點(diǎn) F = －Kx 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：變加速運(yùn)動(dòng) 能量轉(zhuǎn)化：機(jī)械能受恒 典型模型 彈簧振子 單擺T= 2 (與擺球質(zhì)量、振幅無(wú)關(guān)) 共振 受迫振動(dòng) （無(wú)）阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng) 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 第一節(jié) 機(jī)械振動(dòng) 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 1．彈簧振子，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象。 （Ⅱ） 2．單擺，在小振幅條件下單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期公式。 （Ⅱ） 3．振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化。 （Ⅰ） 4．自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率，共振及其常見(jiàn)的應(yīng)用。 （Ⅰ） 二、命題落點(diǎn) 1．對(duì)彈簧振子的振動(dòng)過(guò)程的了解、。如例1。 2．考查對(duì)彈簧振子的振動(dòng)圖象的應(yīng)用能力。如例2。 3．單擺振動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。如例3。 4．單擺的周期公式的理解和應(yīng)用，如例4 【典例精析】  d c b a -5 -4 -3 –2 -1 0 1 2 3 4 5 x/cm 圖7—1—1 甲 乙 例1：（03江蘇）．一彈簧振子沿軸振動(dòng)，振幅為4cm，振子的平衡位置位于軸上的O點(diǎn)，圖7—1—1甲圖中的a、b、c、d為四個(gè)不同的振動(dòng)狀態(tài)；黑點(diǎn)表示振子的位置，黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向，圖7—1—1乙圖給出的①②③④四條振動(dòng)圖線，可用于表示振子的振動(dòng)圖象。（ ） A．若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t=0，則圖象為① B．若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t=0，則圖象為② C．若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t=0，則圖象為③ D．若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t=0，則圖象為④ 解析：A選項(xiàng)，t=0時(shí)，a點(diǎn)的位移為3cm且向正方向運(yùn)動(dòng)，故圖象①對(duì)。D選項(xiàng)，t=0時(shí)，d點(diǎn)位移為－4cm且向正方向運(yùn)動(dòng)，故圖象④對(duì)，B、C與圖象②③不對(duì)應(yīng)，故A、D對(duì) 答案：7．AD t2 t4 x t3 A －A O t1 t 圖7—1—2 例2：（xx年廣東綜合）圖圖7—1—2為彈簧振子的振動(dòng)圖象，由此可知： A．在t1時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈性力最大 B．在t2時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈性力最小 C．在t3時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈性力最大 D．在t4時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈性力最大 解析：從圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以知道此圖是機(jī)械振動(dòng)圖象，將它與機(jī)械波的圖象區(qū)分開(kāi)。它所描述的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置，t2和 t4是在平衡位置處，t1和 t3是在最大振幅處，頭腦中應(yīng)出現(xiàn)一張彈簧振子的實(shí)物圖象，根據(jù)彈簧振子振動(dòng)的特征，彈簧振子在平衡位置速度最大，加速度為零，即彈性力為零；在最大位置處，速度為零，加速度最大。即彈性力為最大，所以B正確。答案：B 例3： (xx年全國(guó))細(xì)長(zhǎng)輕繩下端拴一小球構(gòu)成單擺，在懸掛點(diǎn)正下方1/2擺長(zhǎng)處有一個(gè)能擋住擺線的釘子A，如圖7—1—3所示?，F(xiàn)將單擺向左拉開(kāi)一個(gè)小角度，，然后無(wú)初速度的釋放。對(duì)于以后的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是： Ａ 圖7—1—3 A．?dāng)[球往返運(yùn)動(dòng)一次的周期比無(wú)釘子時(shí)的單擺周期小 Ｂ．?dāng)[球往左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣 Ｃ．?dāng)[球往在平衡位置左右兩側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)相等 Ｄ．?dāng)[球往在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的兩倍 θ1 Ａ α α B θ2 C 圖7—1—4 解析：根據(jù)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式：T= 2可以知道，T與成正比，擺長(zhǎng)減小，周期變小，故A選項(xiàng)正確。擺球在擺動(dòng)的過(guò)程中，空氣的阻力很小可以忽略，懸線拉力不做功，只有重力做功，機(jī)械能守恒，擺球再左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣，故B選項(xiàng)正確。假若無(wú)釘子，擺球擺至右側(cè)最高點(diǎn)B，與初位置對(duì)稱，有釘子擺球擺至右側(cè)最高點(diǎn)C，C、B在同一水平線上，由圖7—1—4幾何關(guān)系知θ2＝2αθ2<2θ1，故D項(xiàng)錯(cuò)。擺球在平衡位置左側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)大于在右側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)，C選項(xiàng)錯(cuò)。正確答案為A、B。答案：A、B 例4： (xx年春季)已知在單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，單擺b完成6次全振動(dòng)，兩擺長(zhǎng)之差為1.6米。則兩單擺擺長(zhǎng)la與lb分別為 A．la＝２.５ｍ　　lb＝０.９ｍ　　 Ｂ．la＝０.９ｍ　lb＝２.５ｍ Ｃ．la=２.４ｍ　　lb＝４.０ｍ　 Ｄ．la＝４.０ｍ　lb＝２.４ｍ 解析：由題意知，Ta=，Tb=，t是a擺完成10次全振動(dòng)、b擺完成6次全振動(dòng)的時(shí)間，由單擺周期公式T= 2得， =2 =2，又la－lb=1.6m，解出la=0.9m，lb=2.5m。答案：B 【常見(jiàn)誤區(qū)】 1．對(duì)于彈簧振子的振動(dòng)過(guò)程了解不夠，振動(dòng)過(guò)程中的各個(gè)物理量如位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化搞不清楚，因而出錯(cuò)。例如：例2。 2．對(duì)單擺的周期公式不熟，如例4 【基礎(chǔ)演練】 1．一個(gè)單擺，在某一個(gè)行星上的振動(dòng)周期為T1，在另一個(gè)行星上的周期為T2，若這兩個(gè)行星的質(zhì)量之比為M1∶M2＝4∶1，半徑之比為R1∶R2=2∶1，則 （ ） A．T1∶T2＝2∶1 B．T1∶T2＝4∶l C．T1∶T2＝ ∶1 D．Tl∶T2＝l∶1 圖7—1—5 2．如圖7—1—5所示，木塊A在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為其平衡位置，C、D為振動(dòng)中最大位移處，則下述說(shuō)法中正確的是（ ） A．木塊A在振動(dòng)中通過(guò)OD之間的任一位置P點(diǎn)時(shí)， 其加速度與位移的方向相反 B．木塊A振動(dòng)中通過(guò)OD之間的任一位置P點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)量與動(dòng)能都相同 C．當(dāng)木塊在C點(diǎn)時(shí)，有一個(gè)物體B由靜止放在A上并與A粘在一起，則可振動(dòng)到右側(cè) 的D點(diǎn) D．當(dāng)木塊在O點(diǎn)時(shí)，有一個(gè)物體B由靜止放在A上并與A粘在一起，則可振動(dòng)到右側(cè) 的D點(diǎn) 3．（06年全國(guó)理綜卷Ⅰ，19）一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)。把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期。若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖2所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖3所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則（ ） 圖1 圖2 y/cm 2 4 －4 0 4 6 8 1 3 5 7 －2 2 t/s t/s y/cm 4 2 －2 0 8 12 16 2 6 10 14 －1 1 圖3 A.由圖線可知T0=4s B.由圖線可知T0=8s C.當(dāng)T在4s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，y很小 D.當(dāng)T在8s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，y很小 第二節(jié) 機(jī)械波 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 1．振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播——波：橫波和縱波。橫波的圖象，波長(zhǎng)和波速的關(guān)系。 （Ⅰ） 2．波的疊加、干涉和衍射現(xiàn)象 （Ⅰ） 3．聲波、超聲波及其應(yīng)用 （Ⅰ） 4．多普勒效應(yīng) （Ⅰ） 5．用單擺測(cè)重力加速度 （Ⅰ） 二、命題落點(diǎn) 1．波的圖象和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象的聯(lián)系和區(qū)別，利用波的圖象來(lái)求某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況，波的圖象的應(yīng)用。如例1。 2．波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系，波在傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況，不同質(zhì)點(diǎn)之間振動(dòng)情況的差別和聯(lián)系，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況可以知道兩質(zhì)點(diǎn)之間相差多少波長(zhǎng)，并可以得出波的傳播方向。如例2。 3．機(jī)械波的本質(zhì)和特點(diǎn)，如例3。 【典例精析】 例1．（xx全國(guó)卷）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖7—2—1圖1是t=1s時(shí)的波形圖，圖7—2—1圖2是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線（兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)），則圖2可能是圖1中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線？ 圖7—2—1 A．x=0處的質(zhì)元 B．x =1m處的質(zhì)元 C．x =2m處的質(zhì)元 D．x =3m處的質(zhì)元 解析：圖7—2—1圖1是在t=1s時(shí)的波動(dòng)圖象，圖7—2—1圖2是振動(dòng)圖象。由圖7—2—1圖2可知，t=1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置且向下振動(dòng)，由圖7—2—1圖1可知，處于平衡位置的有x =0、x =2m、x =4m和x =6m個(gè)質(zhì)點(diǎn)，又波沿x軸負(fù)方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)x =0、x =4m向下振動(dòng)。答案A。 例2．(xx廣東卷)一列簡(jiǎn)諧波沿一直線向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)直線上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大移時(shí)，a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是（ ） A．0.6m 左 a b 右 ? ? 圖7—2—2 B．0.3m C．0.2m D．0.1m a b 圖7—2—3 解析：由波的圖象可知，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí)，b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處，如圖7—2—3所示，則a、b間至少有5λ，所以，0.15m=（n+0.5）λ，四個(gè)選項(xiàng)中只有B、D選項(xiàng)符合。 例3．(xx物理江蘇卷)圖7—2—4圖甲中，波源S從平衡位置y=0開(kāi)始振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向豎直向上(y軸的正方向)，振動(dòng)周期T=0.01s，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向左、右兩個(gè)方向傳播，波速均為v=80m/s．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，P、Q兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m．若以Q點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn)，則在圖7—2—4圖乙的振動(dòng)圖象中，能正確描述P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的是（ ） 圖甲 P Q S v v 圖7—2—4 A. 甲為Q點(diǎn)振動(dòng)圖象 B. 乙為Q點(diǎn)振動(dòng)圖象 C. 丙為P點(diǎn)振動(dòng)圖象 D. 丁為P點(diǎn)振動(dòng)圖象 甲 丁 2T T y t 2T T y t 乙 丙 2T 2T T T y t y t o o o o 圖乙 圖7—2—4 解析：振動(dòng)周期T=0.01s，波速為v=80m/s，v =，則λ=0.8m，SP=1.2m、則S、P之間相差λ SQ=2.6m，S、Q之間相差3λ，P和P關(guān)于S點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一致，則和Q相差λ，由于波源開(kāi)始時(shí)是向上振動(dòng)的，所以Q開(kāi)始也是向上振動(dòng)的！A對(duì)！P比Q超前λ，D對(duì)。答案：．AD 例4．（xx全國(guó)卷Ⅱ）一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻其波形如圖7—2—5所示。下列說(shuō)法正確的是（ ） Q P R 2 3 4 5 x/cm 1 0 y 6 圖7—2—5 A．由波形圖可知該波的波長(zhǎng) B．由波形圖可知該波的周期 C．經(jīng)周期后質(zhì)元P運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) D．經(jīng)周期后質(zhì)元R的速度變?yōu)榱? 解析：由題可知，此圖是波動(dòng)圖象，由圖可以直接讀出波長(zhǎng)，A對(duì)；但讀不出周期，B錯(cuò)；又因?yàn)橹啦ǖ膫鞑シ较?，則可以得出各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，但是，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨著波向前傳播，所以C錯(cuò)；經(jīng)周期后質(zhì)元R到達(dá)最低點(diǎn)，速度為0，D對(duì)。答案：AD 【常見(jiàn)誤區(qū)】 1．波的周期性形成的多解，不少同學(xué)往往忽視而造成少解或錯(cuò)解，如例2。 2．振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波，在振源的兩側(cè)，介質(zhì)中關(guān)于振源對(duì)稱的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一致，即振源的左右是不同的兩列波，而不是一列波。如例3。 【基礎(chǔ)演練】 1．（xx全國(guó)）．簡(jiǎn)諧機(jī)械波在給定的媒質(zhì)中傳播時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A．振幅越大，則波傳播的速度越快 B．振幅越大，則波傳播的速度越慢 C．在一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)質(zhì)元走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng) D．振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越短 2．關(guān)于機(jī)械波，下列說(shuō)法不正確的是 （ ） A．處在一個(gè)波峰上的所有質(zhì)點(diǎn)，其速度方向是相同的 B．處在一個(gè)波谷上的所有質(zhì)點(diǎn)，其加速度方向是相同的 C．處在一個(gè)“坡面”上的所有質(zhì)點(diǎn)，其位移大小沒(méi)有相同的 D．沿波的傳播方向，在一個(gè)半波長(zhǎng)范圍內(nèi)，總有運(yùn)動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn) 3．一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播，t=0時(shí)波形如圖7—2—6所示.已知在0.6s末，A點(diǎn)P 0 1 2. 3 4 5. x /m A 圖7—2—6 恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)在波峰，則下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．波的周期是0.2s B．波傳播到P點(diǎn)需要1.5s C．P點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)速度方向是向上的 D．P點(diǎn)在0.35s末第一次出現(xiàn)在波谷底部 C E A x B O Y D 圖7—2—7 4．一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，某時(shí)刻的波形如圖7—2—7所示.已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向.則 （ ） A．波的傳播方向?yàn)閤軸負(fù)方向 B．質(zhì)點(diǎn)C、D此時(shí)都向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C．質(zhì)點(diǎn)A將比B晚回到平衡位置 D．質(zhì)點(diǎn)E有最大的速度，且方向?yàn)閥軸負(fù)方向 實(shí)驗(yàn) 用單擺測(cè)重力加速度 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 單擺測(cè)重力加速度 二、命題落點(diǎn) 1．用單擺測(cè)重力加速度中的數(shù)據(jù)處理，如例1。 圖7－1 2．實(shí)驗(yàn)器材和要求。如例2。 【典例精析】 例1：在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測(cè)定了在不同擺長(zhǎng)時(shí)的周期，數(shù)據(jù)如下表所示： 擺長(zhǎng)l/m 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 周期T/s 1.42 1.57 1.67 1.80 1.91 2.01 T2/s2 2.01 2.46 2.79 3.24 3.65 4.04 （1）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀地反映l和T間的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D7－1所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)牡奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，畫出它們之間的關(guān)系圖線。 1.0 O 2.0 3.0 4.0 l/m 1.0 T2/s2 0.5 圖7－2 (2)若畫出來(lái)的圖線斜率為k，則 k和重力加速度g之間的關(guān)系式為_(kāi)_________，根據(jù)圖象得到g=____________m/s2。 解析：（1）關(guān)系圖線如圖7－2所示 （2） 9.8（9.7~9.9均可） 例2：在做“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中， （1）下面所給器材，選用那些器材較好，請(qǐng)把所選用的器材前的字母依次填寫在題后的橫線上。 A．長(zhǎng)1m左右的細(xì)線 B．長(zhǎng)30cm左右的細(xì)線 C．直徑2cm的鐵球 D．直徑2cm的橡膠球 E．秒表 F．時(shí)鐘 G．最小刻度是厘米的直尺 H．最小刻度是毫米的直尺 所選用的器材為：________________ （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)擺線偏開(kāi)豎直的偏角要求是__________。 解析：為減小實(shí)驗(yàn)誤差，擺線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，所以選A，為減小空氣阻力的影響，球的密度應(yīng)大些，所以選C，尺子應(yīng)選H。為保證單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，擺角應(yīng)較小，一般不超過(guò)10。 答案：（1）ACEF （2）擺角應(yīng)小于10 【常見(jiàn)誤區(qū)】 在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，有的同學(xué)不注意擺角應(yīng)不大于10，因此出錯(cuò)。球的密度和空氣阻力的關(guān)系搞不清楚，在例2中錯(cuò)選D選項(xiàng)。 【基礎(chǔ)演練】 1．（xx年福建）在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．要求擺線長(zhǎng)度適當(dāng)，在擺動(dòng)過(guò)程中不會(huì)伸縮，且質(zhì)量很小 B．用秒表測(cè)出單擺完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，這就是單擺振動(dòng)的周期；反復(fù)測(cè)三次，在算出測(cè)得周期的平均值 C．用刻度尺測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，擺長(zhǎng)下端應(yīng)從球心算起，量到懸點(diǎn)處 D．測(cè)量周期T時(shí)，從擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始記時(shí) 2．在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，若測(cè)的的g值比當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)值偏小，可能因?yàn)? （ ） A．測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)擺線拉的過(guò)緊 B．測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)用擺線長(zhǎng)代替擺長(zhǎng)而漏加小球半徑 C．測(cè)量周期時(shí)，將n次全振動(dòng)誤記成n+1次全振動(dòng) D．開(kāi)始記時(shí)時(shí)，小球通過(guò)平衡位置時(shí)秒表按下的時(shí)刻滯后于小球通過(guò)平衡位置的時(shí)刻 3．在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，下列措施中可以提高實(shí)驗(yàn)精度的是（ ） A．選細(xì)線做為擺線 B．選重的小球做為擺球 C．拴好擺球后，令其自然下垂時(shí)測(cè)量擺長(zhǎng)，測(cè)量時(shí)由懸點(diǎn)起到球心 D．單擺擺動(dòng)時(shí)，最大擺角不超過(guò) E．單擺擺動(dòng)時(shí)時(shí)保持?jǐn)[線在同一數(shù)值豎直平面中 4．（xx全國(guó)春季）在“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用一根細(xì)線和一均勻小球制成單擺。他已經(jīng)測(cè)得次單擺20個(gè)周期的時(shí)間為t，從懸掛點(diǎn)到小球頂端的線長(zhǎng)為l，還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)___________。將g用測(cè)量的量表示，可得g=___________。 綜合能力測(cè)試（七） 一、選擇題（本題包括10小題。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。） 1．聲吶（水聲測(cè)位儀）向水中發(fā)出的超聲波，遇到障礙物（如魚群、潛艇、礁石等）后被反射，測(cè)出從發(fā)出超聲波到接收到反射波的時(shí)間及方向，即可測(cè)算出障礙物的方位；雷達(dá)則向空中發(fā)射電磁波，遇到障礙物后被反射，同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時(shí)間及方向，即可測(cè)算出障礙物的方位。超聲波與電磁波相比較，下列說(shuō)法中正確的有 A．超聲波與電磁波傳播時(shí)，都向外傳遞了能量 B．這兩種波都既可以在介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播 C．在空氣中傳播的速度與其它介質(zhì)中傳播的速度相比較，這兩種波在空氣中傳播時(shí)均具有較大的傳播速度 D．這兩種波傳播時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)均向前傳播了一個(gè)波長(zhǎng) 2．下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法正確的是 （ ） A．若聲源向觀察者靠近，則聲源發(fā)出聲波的頻率變小 B．若聲源向觀察者靠近，則聲察者接收到聲波的頻率變大 C．觀察者遠(yuǎn)離波源，則波源發(fā)出聲波的頻率變小 D．若波源與觀察者相互靠近，則觀察者接收到聲波的頻率變小 3．如所示，在均勻介質(zhì)中S1和S2是同時(shí)起振（起振方向相同）、頻率相同的兩個(gè)機(jī)械波源，它們發(fā)出的簡(jiǎn)諧波相向傳播。在介質(zhì)中S1和S2平衡位置的連線上有a、b、c三點(diǎn)，已知S1a=ab=bc=cS2=λ/2（λ為波長(zhǎng)），則下列說(shuō)法中正確的是 （ ） 圖1 A．b點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng)，a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱 B．b點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱，a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng) C．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)的振動(dòng)都總是最強(qiáng) D．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)的振動(dòng)都是有時(shí)最強(qiáng)有時(shí)最弱 圖2 4．一列橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖2中實(shí)線所示，在t=1s時(shí)刻的波形如圖中虛線表示，由此可以判定此波的（ ） A．波長(zhǎng)是4cm 　B．周期一定是4s C．振幅為2cm 　 D．傳播速度一定是10m/s 5．質(zhì)量為m的小球和勁度系數(shù)為k的彈簧串到光 滑的水平桿上，組成了一個(gè)彈簧振子，如圖3 圖3 所示．現(xiàn)將振子從平衡位置O拉到其右方的B 點(diǎn)，此時(shí)拉力的大小為F，然后輕輕釋放振子， 振子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t第一次回到平衡位置O， 這時(shí)振子的速度為v．則該過(guò)程中振子的平均速度為（ ） A．0 B．v/2 C．F/kt D．條件不足，無(wú)法確定 6．如圖4所示，實(shí)線為一列橫波某時(shí)刻的圖象，這列波的傳播速度為0.25 m/s，經(jīng)過(guò)時(shí)間1 s后的波形為虛線所示。那么這列波的傳播方向與在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P（x=0.1m處）所通過(guò)的路程是（ ） 圖4 A．向左，10 cm B．向右，30 cm C．向左，50 cm D．向右，70 cm 圖5 7．如圖5所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的 波形圖．已知這列波沿x軸正方向傳播，波 速為20 m/s，則在t=0.17 s時(shí)該質(zhì)點(diǎn)P（ ） A．速度和加速度都沿-y方向 B．速度沿+y方向，加速度沿-y方向 C．速度和加速度均正在增大 D．速度正在增大，加速度正在減少 8．一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖6是t = 1s時(shí)的波形圖，圖7是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線（兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)），則圖7可能是圖6中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線？ （ ） 圖7 O t/s y/m 1 2 3 4 5 6 圖6 x/m O y/m 1 2 3 4 5 6 A．x =1m處的質(zhì)元 B．x = 2m處的質(zhì)元 C．x = 3m處的質(zhì)元 D．x = 4m處的質(zhì)元 9．如圖8所示，一根用絕緣材料制成的輕彈簧，勁度系數(shù)為k，一端固定，另一端與質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球相連，靜止在光滑水平面上。當(dāng)施加水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E后，小球開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是 （ ） 圖8 A．小球的速度為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)qE/k B．小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為qE/k C．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的機(jī)械能守恒 D．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能改變量、電勢(shì)能改變量的代數(shù)和為零 圖9 10．如圖9所示，S為在水面上振動(dòng)的波源，M、N為在水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A處水沒(méi)有振動(dòng)。為使A處水也能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法是 （ ） A．使波源的頻率增大 B．使波源的頻率減小 C．移動(dòng)N使狹縫的距離減小 D．移動(dòng)N使狹縫的距離增大 第Ⅱ卷（非選擇題 共60分） 二、非選擇題（本題包括6題） 圖10 11．（6分）如圖10所示，固定圓弧軌道弧AB所含度數(shù)小于5 ， 末端切線水平。兩個(gè)相同的小球a、b分別從軌道的頂端和正 中由靜止開(kāi)始下滑，比較它們到達(dá)軌道底端所用的時(shí)間和動(dòng) 能：ta ______tb，Ea _______2Eb（填“>”、“=”或“<”）。 12．（9分）某同學(xué)在家里做用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)，但沒(méi) 有合適的擺球，他找到了一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球（如圖 11）。他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是： α O M 圖11 A.將石塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為M，將尼龍線的上端固定于O點(diǎn) B.用刻度尺測(cè)量OM間尼龍線的長(zhǎng)度L作為擺長(zhǎng) C.將石塊拉開(kāi)一個(gè)大約α=30的角度，然后由靜止釋放 D.從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí)間t，， 由T=t/30得出周期 E.改變OM間尼龍線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的L和T F.求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的L和T的平均值作為計(jì)算時(shí)使用的數(shù)據(jù)，帶入公式求出重力加速度g （1）你認(rèn)為該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤或操作方法不當(dāng)?shù)氖牵ú⒄f(shuō)明原因） __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 （2）該同學(xué)用OM的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏小?________。你認(rèn)為用什么方法可以解決擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的困難? 答：____________________________________________________________________。 圖12 13．（8分）如圖12所示，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺，當(dāng)擺球由A經(jīng)平衡 位置O向右運(yùn)動(dòng)的瞬間，另一小球B以速度v同時(shí)通過(guò)平 衡位置向右運(yùn)動(dòng)，B與水平面無(wú)摩擦，與豎直墻壁碰撞無(wú)能 量損失，問(wèn)OC間距離x滿足什么條件，才能使B返回時(shí) 與A球相遇？ 14．（10分）甲乙兩人先后觀察同一彈簧振子在豎直方向上的振 動(dòng)情況。 （1）甲開(kāi)始觀察時(shí)，振子正好在平衡位置并向下運(yùn)動(dòng)。試 在圖13中畫出甲觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖象。已知經(jīng)過(guò)1 s后振子第一次回到平 衡位置。振子振幅為5 cm（設(shè)平衡位置向上方為正方向，時(shí)間軸上每格代表0.5 s） 圖13 圖14 （2）乙在甲觀察3.5 s后，開(kāi)始觀察并記錄時(shí)間，試在圖14上畫出乙觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖象。（只要求畫出圖象，不必寫出解答過(guò)程） 15．（12分）如圖15所示，一根緊張的水平彈性繩上的a、 b兩點(diǎn)，相距14m，b點(diǎn)在a的右方，當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移位于正向最大時(shí)，b點(diǎn)的位移恰好為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1s后，a點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移恰好達(dá)到負(fù)向最大位移，則這列簡(jiǎn)諧波的波速可能為多少？ 圖16 圖15 16．（15分）如圖16所示為一列簡(jiǎn)諧波在t1=0時(shí)刻的圖象。此時(shí)波中質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，且到t2=0.55s質(zhì)點(diǎn)M恰好第3次到達(dá)y軸正方向最大位移處。試求： （1）此波向什么方向傳播？ （2）波速是多大？ （3）從t1=0至t3=1.2s，波中質(zhì)點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)的路程和相對(duì)于平衡位置的位移分別是多少？ 參考答案 基礎(chǔ)演練 第一節(jié)：1．D 2．AC 3．AC 第二節(jié)： 1．D 2. AC 3. A D 4. C 實(shí)驗(yàn)： 1．ACD 2．B 3．ABCDE 4．小球的直徑D 綜合能力測(cè)試（七） 1．AD 2． B3． C 4．AC 5．C 6．C7．AD 8．D 9．BD 10．BD 11．（6分）ta= tb（3分），Ea>2Eb（3分） 解析：兩小球的運(yùn)動(dòng)都可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一部分，時(shí)間都等于四分之一周期，而周期與振幅無(wú)關(guān)，所以ta= tb；從圖中可以看出b小球的下落高度小于a小球下落高度的一半，所以Ea>2Eb。 12．（9分）⑴（4分）B（擺長(zhǎng)應(yīng)從懸點(diǎn)到大理石塊的質(zhì)心）、C（擺角太大，不能看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）、D、應(yīng)該從平衡位置開(kāi)始記時(shí) F（必須先分別求和各組L和T值對(duì)應(yīng)的g，再取所求得的各個(gè)g的平均值）。 ⑵（5分）小。（2分）設(shè)兩次實(shí)驗(yàn)中擺線長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，對(duì)應(yīng)周期分別為T1、T2，石塊質(zhì)心到M點(diǎn)距離為x，由和解得（3分） 13．（8分）解：A、B相遇一定在O點(diǎn)，B返回O點(diǎn)所用時(shí)間為t=2x/v （2分） A的振動(dòng)周期為 T=2π（2分） A到達(dá)O點(diǎn)時(shí)間為t=nT/2，（n=1、2、3……）（2分） 所以2x/v=nT/2 解得：x=nπv （n=1、2、3……）（2分） 14．（10分）（1）畫出的甲觀察到的振子振動(dòng)圖象如圖（1）所示。（5分） （2）畫出的乙觀察到的振子的振動(dòng)圖象如圖（2）所示。（5分） 圖（1） 圖（2） 15．（12分）解：設(shè)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)、周期分別為和 由已知條件有 ①（3分） ②（3分） 簡(jiǎn)諧波的波速 ③（2分） 將m和s代入①②③解得 m/s（其中n=0、1、2、3………，m=0、1、2、3………）（4分） 16．（15分）解：（1）此波向x軸負(fù)向傳播。（3分） （2）在t1=0到t2=0.55s這段時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)M恰好第3次到達(dá)y正方向最大位移處，則有：（2+）T =0.55s （3分） 得T =0.2s （1分） 由圖象得簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為=0.4m （1分） 則波速=2m/s （2分） （3）在t1=0至t3=1.2s這段時(shí)間，波中質(zhì)點(diǎn)N經(jīng)過(guò)了6個(gè)周期，即質(zhì)點(diǎn)N回到始點(diǎn)，所以走過(guò)的路程為L(zhǎng)=654=120cm （2分） 相對(duì)與平衡位置的位移為2.5cm。 （3分）