名师解析河南省罗山高中学年高二下学期第一次联考物理试题.docx
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名师解析河南省罗山高中学年高二下学期第一次联考物理试题
2014-2015学年河南省信阳市罗山高中
高二（下）第一次联考物理试卷
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．其中7、8、9、10为多选题．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．（4分）水平放置的弹簧振子在做简谐运动时（ ）
A．加速度方向总是跟速度方向相同
B．加速度方向总是跟速度方向相反
C．振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相反
D．振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相同
【考点】：
简谐运动．
【专题】：
简谐运动专题．
【分析】：
弹簧振子在做简谐运动时，振子的位移总是从平衡指向振子所在的位置，加速度总是与位移方向相反．当振子向平衡位置运动时，速度指向平衡位置，当振子离开平衡位置时，速度背离平衡位置．
【解答】：
解：
A、B、D弹簧振子在做简谐运动时，加速度方向总是指向平衡位置，则当振子离开平衡位置时，加速度方向与速度方向相反，当振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相同．故ABC错误，D正确．
故选：
D
【点评】：
简谐运动质点的位移是指质点离开平衡位置的位移，方向总是从平衡指向振子所在的位置．简谐运动基本特征是：
加速度方向总是与位移方向相反．
2．（4分）下列说法正确的是（ ）
A．在机械波中，沿波的传播方向上某个质点的振动速度就是波的传播速度
B．“闻其声，不见其人”是声波发生干涉产生的一种现象
C．多普勒效应实质上是由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生了变化
D．在完全相同的两列水波相遇而叠加的区域，某时刻介质中的P点是两列波的波峰相遇点，此时P点位移最大；经过
周期，P点的位移变为零．这说明P点的振动时而加强、时而减弱
【考点】：
波的干涉和衍射现象；多普勒效应．
【分析】：
振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象．这就是频移现象．因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化．当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高．音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关．这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”．
【解答】：
解：
A、在机械波中，波形匀速平移的同时，各个质点在做简谐运动；沿波的传播方向上某个质点的振动速度与波形的传播速度是不同的速度，故A错误；
B、“闻其声，不见其人”是声波发生衍射产生的一种现象，故B错误；
C、产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动，从而使观察者接收到的波的频率发生了变化，故C正确；
D、在完全相同的两列水波相遇而叠加的区域，某时刻介质中的P点是两列波的波峰相遇点，此时P点位移最大；经过
周期，P点的位移变为零．说明P点的振动幅度加强了；故D错误；
故选：
C．
【点评】：
本题考查了多普勒效应现象的特点、适用范围；对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低；即高亢表示远离，低沉表示靠近．
3．（4分）关于机械波的说法正确的是（ ）
A．当波从一种介质进入另一种介质，保持不变的是波长
B．两个振动情况完全相同的质点间的距离是一个波长
C．振源振动一个周期，波就向前传播一个波长的距离
D．当两列波相遇时总是能够发生稳定的干涉现象
【考点】：
机械波．
【分析】：
介质质点的振动速度与波的传播速度没有关系；从一种介质进入另一种介质中，频率不变，波长与波速变化；根据波长的严格定义，分析波长与质点间距离、波峰间距离的关系，作出判断．
【解答】：
解：
A、波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变，波速由介质决定，波长与波速成正比，故波长可能发生变化；故A错误；
B、波长是两个振动情况完全相同的相邻质点间的距离；故B错误；
C、一个周期内波向前传播一个波长；故振源振动一个周期，波就向前传播一个波长的距离；故C正确；
D、只有两列频率相同的波才能发生稳定的干涉现象；故D错误；
故选：
C．
【点评】：
本题考查波动的性质；对于物理量定义的内涵要理解准确全面，既要抓住与其他物理量之间的联系，更要把握与其他物理量的区别，才能很好地进行鉴别
4．（4分）有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动曲线如图所示，关于此图的下列判断正确的是（ ）
A．图①可作为该物体的速度v﹣t图象
B．图②可作为该物体的回复力F﹣t图象
C．图③可作为该物体的回复力F﹣t图象
D．图④可作为该物体的加速度a﹣t图象
【考点】：
简谐运动的振幅、周期和频率．
【专题】：
简谐运动专题．
【分析】：
题图y﹣t图象表示振动曲线，分析速度、回复力、加速度与位移的关系，即可判断选项中各图可能表示什么图．
【解答】：
解：
A、在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，即位移为零，速度最大；位移最大，速度为零，则知速度与位移图象也互余，①图不能作为该物体的速度﹣时间图象．故A错误．
BC、由简谐运动特征F=﹣kx可知，回复力的图象与位移图象的相位相反，则知③图可作为该物体的回复力﹣时间图象．故B错误，C正确．
D、由a=﹣
可知，加速度的图象与位移图象的相位相反，则知④图不能作为该物体的a﹣t图象．故D错误．
故选：
C．
【点评】：
本题关键要掌握简谐运动中各个量与位移的关系，可定性作出判断，选择图象．
5．（4分）如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是（ ）
A．摆长约为10cm
B．发生共振时单摆的周期为1s
C．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动
D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
【考点】：
产生共振的条件及其应用．
【分析】：
由共振曲线可知，出现振幅最大，则固有频率等于受迫振动的频率．
【解答】：
解：
A、由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s．由公式T=2π
，可得L≈1m．故A错误；
B、由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s．故B错误；
CD、若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动．故C错误，D正确；
故选：
D．
【点评】：
受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象．
6．（4分）振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t=0时刻绳上形成的波形如图所示．规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图象是（ ）
A．
B．
C．
D．
【考点】：
简谐运动的振动图象．
【分析】：
由波形图可知P点的位置及起振方向，即可判断P点的振动图象．
【解答】：
解：
由波动图可知，t=0时刻P点处于平衡位置；由带动法可知P点应向下振动，即开始时应向下方起振，故可知振动图象为B；
故选B．
【点评】：
各质点的振动都是由靠近振源的质点带动的，则由离P点较近且靠近振源的质点的位置即可判出P点的起振方向，此为带动法．
7．（4分）A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t=TA时间（TA为波A的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比vA：
vB可能是（ ）
A．1：
3B．1：
2C．2：
1D．3：
1
【考点】：
波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】：
计算题；压轴题．
【分析】：
根据两图可知两波波长关系，B波经过时间t重复出现波形，说明了经历时间为其周期的整数倍，这是解本题的突破口．
【解答】：
解：
由图可知：
，
．
根据题意周期关系为：
t=TA，t=nTB（n=1、2、3…）
所以有：
，
（n=1、2、3…）
故有：
（n=1、2、3…），故选项ABD错误，C正确．
故选C．
【点评】：
波传播的是形式能量，经过整数周期将重复出现波形，这往往是解决问题的突破口．如本题中由于B波重复出现波形，说明了所经历时间为其周期整数倍．
8．（4分）一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1=1m和x2=2m的两质点A、B的振动图象如图所示．由此可知（ ）
A．波长为
m
B．波速为1m/s
C．3s末A、B两质点的位移相同
D．1s末A点的振动速度小于B点的振动速度
【考点】：
横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】：
振动图像与波动图像专题．
【分析】：
波的传播方向未知，分两种情况研究：
一种波的传播方向：
从A传到B，另一种从B传到A．根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，列出A、B间距离与波长的关系，求出波长．由图读出周期，求出波速．简谐波传播过程中介质中各质点在做简谐运动，加速度的大小与位移大小成正比．根据ls末两质点的位移关系，分析加速度关系．
【解答】：
解：
A、B、波从A向B传播，AB间的距离△x=（n+
）λ，n=0，1，2，…由题，波长大于1m，则n只能取0，即有△x=
λ，波长λ=
m，波速为v=
m/s．故A正确，B错误．
C、3s末A、B两质点的位移分别为yA=﹣2cm，yB=0，位移不同．故C错误．
D、由振动图象读出，ls末A质点的位移yA=2cm，处于波峰，速度最小；B质点的位移yB=0，处于平衡位置，速度最大，所以ls末A质点的速度小于B质点的速度．故D正确．
故选：
AD
【点评】：
本题中振动图象反映质点的振动情况，根据振动图象的信息，能确定两质点在同一时刻的状态，列出距离与波长的通式是关键
9．（4分）一列简谐波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置，如再过
个周期，其中某质点继续振动的图象如图乙所示，则该质点是（ ）
A．a处质点B．b处质点C．c处质点D．d处质点
【考点】：
横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】：
振动图像与波动图像专题．
【分析】：
由振动图象乙判断出
T时刻，即t=0时刻质点的振动状态，推断出
T前质点的振动状态，再在波动图象找出相对应的质点．
【解答】：
解：
由振动图象乙可知t=0时刻质点位于平衡位置向上运动，则
T前位于平衡位置向下运动．
在波动图象甲上，简谐波沿x轴正方向传播，质点a、d经过平衡位置向下运动，故图乙应是d处质点的振动图象．故D正确．
故选：
D
【点评】：
本题一要能够根据振动图象读出质点的位置和速度，二要把握振动图象与波动图象之间的内在联系．
10．（4分）图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时的波形图，波的周期T＞0.6s，则（ ）
A．波的周期为2.4s
B．在t=0.9s时，P点沿y轴负方向运动
C．经过0.4s，P点经过的路程为4m
D．在t=0.5s时，Q点到达波峰位置
【考点】：
波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【分析】：
波的周期T＞0.6s，说明波的传播时间小于一个周期，应用平移法求出周期；根据波的传播方向确定质点的振动方向；在一个周期内质点完成一个全振动，运动路程为4A；后一个质点重复前一个质点的振动，故t=0.5s时，Q点振动情况和t=0时距离坐标原点x=x0+vt=10m处的质点的振动情况相同．
【解答】：
解：
A、波的周期T＞0.6s，说明波的传播时间小于一个周期，波在t=0.6s内传播的距离不到一个波长，则由图知
T=t=0.6s，解得T=0.8s，故A错误；
B、由于波沿x轴负方向传播，故t=0时P点沿y轴负方向运动，故t=0.8s=1T时P点沿y轴负方向运动，故0.9s时P点沿y轴负方向运动．故B正确；
C、在一个周期内P点完成一个全振动，即其运动路程为4A，而0.4s=
T，故P点的运动路程为2A=0.4m，故C错误；
D、由题意可知波长λ=8m，则波速为v=
=10m/s，Q点的横坐标为x=5m，由于波沿y轴负方向运动，故在t=0.5s的时间内波沿x轴负方向传播的距离为x=vt=10×0.5=5m，故在t=0.5s时，Q点振动情况和t=0时距离坐标原点10m处的质点的振动情况相同，而t=0时距离坐标原点10m处的质点在波峰，在t=0.5s时，Q点到达波峰位置．故D正确．
故选：
BD．
【点评】：
把握“后一个质点重复前一个质点的运动情况”，运用波形平移法是解决本题中D项的关键．
二、填空题（本题共2小题，每空3分，共15分．把答案填在答题卡中的横线上）.
11．（6分）一列简谐横波以v=24m/s的速度水平向右传播，在t1、t2两时刻的波形分别如图中实线和虚线所示，图中两波峰处质点A、B的平衡位置相距7m，质点的振动周期为T，且3T＜t2﹣t1＜4T，在t2﹣t1时间内波向右传播的距离为25m，则这列波的波长为 6 m，这列波中各质点的振动周期为 0.25 s．
【考点】：
波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】：
波的多解性．
【分析】：
由题，波向右传播的距离为S=25m，而且3T＜（t2﹣t1）＜4T，可知3λ＜S＜4λ，AB间的距离小于一个波长，则得S=3λ+7m，即可求出波长，由波速公式求出周期．
【解答】：
解：
据题，波向右传播的距离为S=25m，而且3T＜（t2﹣t1）＜4T，所以3λ＜S＜4λ，
AB间的距离小于一个波长，则得S=3λ+7m，
解得，λ=6m
由波速公式得，T=
．
故答案为：
6，0.25
【点评】：
本题关键抓住波在一个周期内传播一个波长的距离，运用波形的平移法进行分析．
12．（9分）（2009•南京一模）如图所示，图甲为一列措水平方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么：
①该波的传播速度为 0.5 m/s；
②该波的传播方向为 向左 （填“向左”或“向右”）；
③图甲中Q点（坐标为x=2.25m处的点）的振动方程为：
y= y=0.2cosπ•t cm．
【考点】：
波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】：
波的多解性．
【分析】：
①根据图象得出波长和周期，通过
求出波速的大小．
②根据P质点的振动方向，通过上下坡法确定波的传播方向．
③根据质点的振幅、圆频率写出振动方程．
【解答】：
解：
①由图象知，波长λ=1.0m，周期T=2s，则波速v=
．
②由题意可知，质点P的振动方向向上，根据上下坡法，知道波的传播方向向左．
③质点振动的振幅A=0.2cm，周期T=2s，则ω=
rad/s，因为初始时刻Q点处于正向最大位移处，则振动方程y=0.2cosπ•tcm．
故答案为：
①υ=0.5m/s；②向左；③y=0.2cosπ•t或
【点评】：
解决本题的关键能够通过图象获取信息，会通过上下坡法判断质点振动和波传播方向的关系．
三、解答题（本题共4小题，共45分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）．
13．（12分）如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：
①写出该振子简谐运动的表达式．
②在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？
③该振子在前100s的总位移是多少？
路程是多少？
【考点】：
横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】：
振动图像与波动图像专题．
【分析】：
（1）先由图读出周期，由公式ω=
，得到角频率ω，读出振幅A，则该振子简谐运动的表达式为x=Asinωt．
（2）据图判断位移、速度、动能和弹性势能，根据a=﹣
判断加速度．
（3）振子在一个周期内通过的路程是4A，求出时间100s相对于周期的倍数，即可求得总路程，再得到总位移．
【解答】：
解：
（1）弹簧振子的周期为T=4s，则公式ω=
=0.5πrad/s；振幅A=5cm故该振子简谐运动的表达式为x=Asinωt=5sin0.5πtcm．
（2）第2s末到第3s末这段时间内，据图可知，振子的位移负向逐渐增大，速度减小，动能减小，弹性势能增大，加速度逐渐增大；当3s末时，振子的位移最大，加速度最大，速度为零，动能为零，弹性势能最大．
（3）因n=
=
=25，而振子在一个周期内通过的路程是4A，所以振子在前100s的总路程是：
S=25×4A=100×5cm=500cm=5m；总位移为0．
答：
（1）该振子简谐运动的表达式x=Asinωt=5sin0.5πtcm．
（2）在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的位移负向逐渐增大，速度减小，动能减小，弹性势能增大，加速度逐渐增大
（3）该振子在前100s的总位移为零，路程为5m．
【点评】：
本题要掌握振子简谐运动的一般表达式x=Asin（ωt+φ0），知道根据三个要素：
振幅A、角频率ω和初相位φ0，即可求得简谐振动方程．
14．（9分）一列简谐横波沿x轴正向传播，t=0时刻的波形如图所示，质点振动周期T=0.2s，求：
（1）波的振幅A、波长λ、波速v；
（2）画出平衡位置在x=1.5m处的质点，以该时刻为计时起点的振动图象．（至少画一个周期）
【考点】：
横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】：
振动图像与波动图像专题．
【分析】：
（1）由图象可读出振幅、波长，根据v=
可以求得波速；
（2）x=1.5m处质点做简谐运动，从该时刻起其振动图象是余弦曲线，画出图象即可．
【解答】：
解：
（1）由图知：
振幅A=8cm，波长λ=2m，
波速
（2）简谐波传播时，x=1.5m处质点做简谐运动，从该时刻起其振动图象是余弦曲线，画出图象如图所示：
答：
（1）波的振幅A、波长λ、波速v分别为8cm，2m和10m/s；
（2）如图所示．
【点评】：
本题要具有基本的读图能力，正确理解质点的振动与波动之间的关系，基础题．
15．（12分）将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，图甲中O点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在坚直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置．∠AOB=∠COB=α，α小于10°且是未知量，图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g取10m/s2）求：
（1）单摆的周期和摆长；
（2）摆球质量及摆动过程中的最大速度．
【考点】：
探究单摆的周期与摆长的关系．
【专题】：
实验题．
【分析】：
（1）小球运动到最低点时，绳子的拉力最大，在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，求出单摆的周期．再根据单摆的周期公式T=2π
求出摆长．
（2）小球在最高点时绳子的拉力最小，在最低点时绳子拉力最大，求出最高点和最低点绳子拉力的表达式，再结合动能定理或机械能守恒定律求出摆球的质量．
根据最低点时绳子的拉力最大，结合牛顿第二定律求出摆球的最大速度．
【解答】：
解：
（1）小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，知T=0.4πs．
根据T=2π
，则L=
=0.4m．
（2）在最高点A，有Fmin=mgcosθ=0.495N
在最低点B，有Fmax=mg+m
从A到B，滑块机械能守恒，有mgR（1﹣cosθ）=
mv2；
联立三式解得：
m=0.05kg．
小球在最低点时速度最大，在最低点有：
Fmax=mg+m
代入数据解得：
v=0.283m/s．
答：
（1）单摆的周期为0.4πs，摆长为0.4m．
（2）摆球质量0.05kg，摆动过程中的最大速度为0.283m/s．
【点评】：
解决本题的关键掌握单摆的运动规律，知道单摆的周期公式，以及会灵活运用动能定理、牛顿定律解题．
16．（12分）一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x1=0和x2=1m两处质点的振动图线分别如图（a）（b）所示，求此波的传播速度．
【考点】：
波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【分析】：
根据同一时刻两个质点的振动状态，结合波的周期性写出两质点间的距离与波长的关系式，读出周期，得到波速．
【解答】：
解：
由所给出的振动的题图可知周期T=4×10﹣3s．
由题图可知，t=0时刻，x1=0处的质点[其振动图象即为（a）]在正最大位移处，x2=1m处的质点[其振动图象即为（b）]在平衡位置向y轴负方向运动．
当简谐波沿x轴正向传播时PQ间距离为，x2﹣x1=（n+
）λ1（n=0，1，2，…）
得到波长λ1=
=
m
波速v1=
=
=
m/s（n=0，1，2，…）；
同理，当简谐波沿x轴负向传播时PQ间距离为，x2﹣x1=（n+
）λ2（n=0，1，2，…）
得到波长λ2=
m，波速v2=
m/s
答：
简谐波沿x轴正向传播时波速为
m/s（n=0，1，2，…）；简谐波沿x轴负向传播时PQ间距离为
m/s（n=0，1，2，…）．
【点评】：
本题根据两个质点的振动状态，运用数学知识列出物理量的通项，波的传播可能有两种，要考虑波的双向性，不能漏解．
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