振动与波 热学高三物理第一轮复习专题测试五 新课标 人教版

振动与波 热学高三物理第一轮复习专题测试五 本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟第卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分1油酸的摩尔质量为M，密度为一滴油酸的质量为m，它在液面上扩散后的最大面积为S，已知阿伏加德罗常数为NA下面选项正确的是（ ） A油酸分子的直径 B油酸分子的直径 C油滴所含的分子数 D油滴所含的分子数22020年，在印度尼西亚的苏门答腊岛近海，地震引发了海啸，造成了重大的人员伤亡，海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确是（ ）A地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波B波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止C地震波和海啸都有纵波D从这个事件中可以看出机械波能将能量从振源向外传播3下列说法中正确的是：（ ）A在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低B从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到274C第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律D机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化4一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻(t=0)其波形如图所示，a、b、c、d是四个质元，振幅为A。下列说法中正确的是（ ）A该时刻以后，质元a比质元b先到达平衡位置B该时刻以后的周期内，质元a通过的路程为1mC该时刻以后的周期内，质元b通过的路程比质元c通过的路程大D该时刻以后的周期内，质元d通过的路程等于A 5一定质量的理想气体，经过下列哪些过程可以使其初、末状态的压强相等（ ）A先保持体积不变升高温度，后保持温度不变增大体积B先保持体积不变降低温度，后保持温度不变减小体积C先保持温度不变增大体积，后保持体积不变降低温度D先保持温度不变减小体积，后保持体积不变升高温度6把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子三个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图所示筛子在做自由振动时，完成10次全振动用15 s，在某电压下电动偏心轮转速是 36 r/min已知如果增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，那么，要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是（ ）A提高输入电压B降低输入电压C增加筛子质量D减少筛子质量7如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域（图中虚线处），P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出（ ）AP点到两波源的距离差等于1.5B两波源之间的距离一定在2.5个波长到3.5个波长之间CP点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点8如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能p与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为E0若两分子所具有的总能量为，则下列说法中正确的是（ ） 乙分子在P点（x=x2）时，加速度最大B乙分子在P点（x=x2）时，其动能为E0C乙分子在Q点（x=x1）时，处于平衡状态D乙分子的运动范围为xx1 9在坐标原点的波源 S产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速 v=400m/s，已知 t=0时，波刚好传播到 x=40m处，如图所示在x=400m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（ ）A波源 S开始振动时方向沿y轴正方向Bx=40m的质点在 t=0.5s时位移最大C接收器 t=1s时才能接收到此波D若波源 S向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率将变小10如图甲所示是 t =1.0 s 时沿 x 轴负方向传播的平面简谐波的图象，已知波速v = 1.0m / s .则 x =1.0m 处的质点的振动图象是图乙中的（ ）第卷（非选择题 共110分）二、本题共2小题，共20分把答案填在题中的横线上或按题目要求作答11（10分）在用“油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为75滴把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标板上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm则（1）油酸膜的面积是_cm2（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_mL（取1位有效数字）（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径约为_m（取1位有效数字）12（10分）某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长L/m0.50000.80000.90001.00001.2000周期T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84 （1）以摆长L为横坐标，周期的平方T2为纵坐标，根据以上数据在图中画出T2L的图线。 （2）由此图像求出重力加速度g= m/s。（结果保留到小数点后二位）三、本题共6小题，满分90分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13（15分）一质量为50kg的男孩在距离河流40m高的桥上作“蹦极跳”，未拉伸前长度AB为15m的弹性绳一端缚着他的双脚另一端则固定在桥上的A点，如图(a)，然后男孩从桥面下坠直至贴近水面的最低点D，假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律，不考虑空气阻力、男孩的大小和绳的质量（g取10m/s2），且男孩的速率跟下坠的距离的变化如图（b）所示男孩在C点时的速率最大（1）当男孩在D点时，求绳储存的弹性势能（2）绳的劲度系数是多少?（3）就男孩在AB、BC、和CD期间的运动，试讨论作用于男孩的力（4）从绳刚开始拉伸，直至男孩到达最低点D，男孩的运动可视为简谐运动，他的平衡位置离桥墩有多远？求他的振幅图 (a)D ABC图 (b)20100 10 20 30 40（5）求男孩由C下坠至D所需时间(简谐运动的周期公式为)。14（14分）在某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中的实线所示若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求：（1）该列波的周期T=？ （2）从t=0时起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？15（16分）1679年法国物理学家帕平发明了高压锅，现在高压锅正在我国城市被广泛使用，高压锅与普通铝锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体限压阀气孔1气孔2活塞之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住，当加热高压锅，锅内气体强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出，由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂（1）若已知某高压锅的限压阀质量为m=0.1kg，排气孔直径为d=0.3cm， 则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加3.6103Pa，水的沸点相应增加1oC，则锅内的最高温度可达多高？（外界大气压强p0=Pa）（2）如图所示，是高压锅的剖面图，它的盖子上有3个气孔在常温下气孔1的活塞落下，使锅内与外界连通，但在温度升至100时水蒸气会把活塞冲起（此时锅内压强为p0=Pa），这时锅被密封，锅内温度继续升高，气体压强增大当压强增大到一定值时，气体会冲开气孔2上的限压阀（气孔3正常工作时无用，图中未画出），此后锅内保持一定压强和温度（锅内水的初始温度为20，限压阀被冲开以前水的汽化吸热不计，被升温阶段单位时间内增加的温度相同）若你只有一只表，你能否估计出锅内最后的温度t。若给你游标卡尺和天平，你能否估计出锅内最后的压强？请写出相关的表达式，并作必要的说明16（15分）如图所示，一个三角形物块固定在水平桌面上，其光滑斜面的倾角为30。物体A的质量为mA0.5，物体B的质量为mB1.0（A、B均可视为质点），物体A、B并列在斜面上且压着一劲度系数为k125N/m的轻弹簧，弹簧的下端固定，上端拴在A物体上，物体A、B处于静止状态。（g取10m/s2）（1）求此时弹簧的压缩量是多大？ （2）将物体B迅速移开，物体A将作周期为0.4s的简谐振动，若以沿斜面向上的方向为正方向，请你在所给的坐标系中作出物体A相对平衡位置的位移随时间的变化曲线图，并在图中标明振幅的大小。（3）将物体B迅速移开，试证明物体A在斜面上作简谐运动。x/cmt/s0.10.20.30.40.50.60.70.80AB17（15分）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求： （1）若从波传到平衡位置在x = 1 m处的M质点时开始计时，那么经过的时间等于多少时，平衡位置在x = 4.5 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？18（15分）在宇宙飞船的实验舱内充满CO2气体，且一段时间内气体的压强不 变，舱内有一块面积为S的平板舱壁，如图所示如果CO2气体对平板的压强是由气体分子垂直撞击平板形成的，假设气体分子中各有l6的个数分别向上、下、左、右、前、后六个方向运动，且每个分子的速度均为，设气体分子与平板碰撞后仍以原速反弹已知实验舱中单位体积内CO2的摩尔数为n，CO2的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为NA求（1）单位时间内打在平板上的CO2分子个数（2）CO2气体对平板的压力。 参考答案1AC 2ACD 3C 4CD 5AB 6AC 7ABD 8BD 9D 10A 11（1）1143；（2）8106 ；（3）71010。12（1）图线略（过圆心的一条斜线）；（2）由图线的斜率k求得重力加速度g=42/k=42/4=9.86m/s2（学生只填数即可）13(1) J (2) 绳的劲度系数为62.5N/m (3) AB段，仅受重力作用；BC段，受重力和弹力作用，且重力大于弹力；CD段，受重力和弹力作用，且重力小于弹力； (4) C即为平衡位置，AC=23m，振幅CD=17m(5) 由简谐运动周期公式求得1.4s 14（1）由图象可知， 当波右行时，A点的起振方向竖直向下，包括P点在内的各质点的起振方向均为竖直向下，波速，由，得 （2）由t=0至P点第一次到达波峰止，经历的时间 而t=0时O点的振动方向竖直向上（沿y轴正方向）故经时间，O点振动到波谷，即：y0=2cm O点经过的路程 s0=n4A=(33/4)4A=0.3m15（1）当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时，气体将排出锅外，锅内气体压强不再升高，压强达最大，此时温度最高锅内最大压强为:，代入数据得:p=2.4103Pa，此时水的沸点:139（2）设从开始加热到拨了活塞跳起的时间为t1，活塞跳起到限压阀冲出的时间为t2，因为升温阶段单位时间内增加的温度相同，所以，所以:，故只要测出从开始加热到气孔的活塞跳起的时间t1，活塞跳起到限压阀冲出的时间t2，就可以估算出锅内最后的温度与第（1）问的分析相同，可得高压锅内最后气体的压强为p=p0+，所以只要用游标尺测出气孔2的内径d，用天平测出限压阀的质量m，就可测出高压锅内的最后压强p16（1）物体A、B在斜面上处于平衡状态，所受外力平衡，设压缩量为X则有 （2）将物体B移开后，物体A作简谐运动的振幅为 已知系统的振动周期为T=0.4s，振动的位移随时间的变化关系曲线如下图x/cmt/s0.10.20.30.40.50.60.70.804224（3）设物体A在平衡位置时弹簧的压缩量为x0，则有， 当物体A经过平衡位置下方的某一位置时，对平衡位置的位移的大小为x， 则： 由以上两式得： 且位移的方向与F回的方向相反。 即物体A作简谐运动。17（1）由波的传播特性和波动图象知，波长= 2 m波从x = 1 m传至x = 4.5 m处的N质点需要的时间t = (7/4) T此时x = 4.5 m处的质点正向y轴负方向运动x = 4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置还需T/2，因此= (9/4)T = 2.25 s此时波形如图： （2）由图知，振幅A = 8 cm，质点在一个周期内通过的路程为4A = 32 cmO质点通过88 cm的路程共经过的时间为(11/4) T 从x = 0 m传至x = 4.5 m处的N质点需要时间t1为(9/4) T，质点N运动的时间为（1/2）T， 所以质点N振动通过的总路程为2A = 16 cm18 (1)设在t时间内，CO2分子运动的距离为L，则 L=t 打在平板上的分子数 N=n L S N A 故单位时间内打在平板上的CO2的分子数为 得 N=n S N A (2)根据动量定理 Ft=(2m)N =N A m解得 F=nS2 CO2气体对平板的压力 = F =nS2