高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第2講 機(jī)械波(選修3-4)

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1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第2講 機(jī)械波(選修3-4) 1. 一列橫波沿x軸正方向傳播,a、b、c、d為介質(zhì)中沿波傳播方向上四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置.某時(shí)刻的波形如圖1(a)所示,此后,若經(jīng)過(guò)周期開(kāi)始計(jì)時(shí),則圖(b) 描述的是(  ). 圖1 A.a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B.b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C.c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D.d處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 解析 由圖(a)看出,從該時(shí)刻經(jīng)過(guò)3/4周期,質(zhì)點(diǎn)a、b、c和d分別運(yùn)動(dòng)到波谷、平衡位置、波峰和平衡位置,從而排除選項(xiàng)A和C;因到達(dá)平衡位置的b和d的運(yùn)動(dòng)方向分別沿y軸負(fù)、正方向,故圖(b)所表示的是b處

2、的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象. 答案 B 2. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播,傳到M點(diǎn)時(shí)波形如圖2所示,再經(jīng)0.6 s, N點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng),則該波的振幅A和頻率f為(  ). 圖2 A.A=1 m f=5 Hz B.A=0.5 m f=5 Hz C.A=1 m f=2.5 Hz D.A=0.5 m f=2.5 Hz 解析 由題干圖可知振幅A=0.5 m.波從M傳到N的過(guò)程,波速v== m/s=10 m/s.由圖可知λ=4 m,所以T==0.4 s,f==2.5 Hz.D正確. 答案 D 3.如圖3所示為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖,波速為4 m/s.圖中

3、“A、B、C、D、E、F、G、H”各質(zhì)點(diǎn)中(  ). 圖3 A.沿y軸正方向速率最大的質(zhì)點(diǎn)是D B.沿y軸正方向加速度最大的質(zhì)點(diǎn)是B C.經(jīng)過(guò)Δt=0.5 s質(zhì)點(diǎn)D將向右移動(dòng)2 m D.經(jīng)過(guò)Δt=2.5 s,質(zhì)點(diǎn)D的位移是0.2 m 解析 在平衡位置的質(zhì)點(diǎn)速率最大,又從傳播方向可以判斷,質(zhì)點(diǎn)D向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)H向下振動(dòng),所以A項(xiàng)正確;在最大位移處的質(zhì)點(diǎn)加速度最大,加速度的方向與位移方向相反,B質(zhì)點(diǎn)的加速度方向向下,B項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置兩側(cè)上下振動(dòng),并不隨波遷移,C項(xiàng)錯(cuò)誤;波傳播的周期T==1 s,經(jīng)過(guò)Δt=2.5 s=2.5T,質(zhì)點(diǎn)D仍位于平衡位置,所以位移為0,D項(xiàng)錯(cuò)誤

4、. 答案 A 4. 一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖4甲所示,圖中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分 別為x=1.5 m和x=4.5 m.P點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖4乙所示.在下列四幅圖中,Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是(  ). 甲 乙 圖4 解析 該波的波長(zhǎng)為4 m,P、Q兩點(diǎn)間的距離為3 m.當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí),P在平衡位置向上振動(dòng),而Q點(diǎn)此時(shí)應(yīng)處于波峰,B正確;當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),P點(diǎn)處于平衡位置向下振動(dòng),而此時(shí)Q點(diǎn)應(yīng)處于波谷,C正確. 答案 BC 5. 質(zhì)點(diǎn)O振動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻的波形圖如圖5甲所示, 當(dāng)波傳到x=

5、3 m處的質(zhì)點(diǎn)P時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖乙所示, 則(  ). 圖5 A.該波的頻率為25 Hz B.該波的傳播速度為2 m/s C.質(zhì)點(diǎn)O開(kāi)始振動(dòng)時(shí)沿y軸正方向 D.從t時(shí)刻起,經(jīng)過(guò)0.015 s,質(zhì)點(diǎn)P將回到平衡位置 解析 根據(jù)題圖可知,該波的波長(zhǎng)λ=8 m,周期T=0.04 s,所以波速v=λ/T=200 m/s,頻率f=1/T=25 Hz,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)甲圖,t時(shí)刻機(jī)械波剛好傳播到x=8 m處的質(zhì)點(diǎn),已知機(jī)械波沿x軸正方向傳播,該質(zhì)點(diǎn)的起振方向?yàn)閥軸負(fù)方向,這與波源的起振方向相同,所以質(zhì)點(diǎn)O開(kāi)始振動(dòng)時(shí)沿y軸負(fù)方向,也可利用乙圖看出質(zhì)點(diǎn)P的起振方向沿y

6、軸負(fù)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;經(jīng)過(guò)0.015 s波傳播的距離為x=200×0.015 m=3 m,從t時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.015 s質(zhì)點(diǎn)P左側(cè)距離質(zhì)點(diǎn)P 3 m遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)O的振動(dòng)情況傳到P點(diǎn),即P點(diǎn)回到平衡位置,選項(xiàng)D正確. 答案 AD 6. 一列簡(jiǎn)諧橫波以v=24 m/s的速度水平向右傳播,在t1、t2兩時(shí)刻的波形分別如圖6中實(shí)線和虛線所示,圖中兩波峰處質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置相距7 m,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為T(mén),且3T<(t2-t1)<4T,在(t2-t1)時(shí)間內(nèi)波向右傳播的距離為25 m,則這列波的波長(zhǎng)為_(kāi)_______ m,這列波中各質(zhì)點(diǎn)的振 動(dòng)周期T=________ s. 圖6 解析 由題意知

7、3λ+7 m=25 m,解得波長(zhǎng)λ=6 m,由λ=vT得這列波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期T=λ/v=0.25 s. 答案 6 0.25 7. 如圖7所示,圖甲為一列沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖,圖乙是這列波中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖線,那么: 甲 乙 圖7 (1)該波的傳播速度為_(kāi)_______m/s; (2)該波的傳播方向?yàn)開(kāi)_______(填“向左”或“向右”); (3)圖甲中Q點(diǎn)(坐標(biāo)為x=2.25 m處的點(diǎn))的振動(dòng)方程為:y=________cm. 解析 (1)波的周期T=2 s,波長(zhǎng)λ=1 m, 波速v==0.5 m/s. (2)P點(diǎn)

8、向上運(yùn)動(dòng),不難判斷波是向左傳播. (3)Q點(diǎn)此時(shí)從最大位移開(kāi)始向平衡位置運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖象是一條余弦曲線,A=0.2cm,ω==π,Q點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=0.2cos (πt). 答案 (1)0.5 (2)向左 (3)0.2cos (πt) 8. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖6中實(shí)線所示, t=0.1 s時(shí)刻的波形如圖8中的虛線所示.波源不在坐標(biāo)原點(diǎn)O,P是傳播介質(zhì)中離坐標(biāo)原點(diǎn)2.5 m處的一個(gè)質(zhì)點(diǎn).則以下說(shuō)法正確的是(  ). 圖8 A.波的頻率可能為7.5 Hz B.波的傳播速度可能為50 m/s C.質(zhì)點(diǎn)P的振幅為0.1 m D.在t=0.1 s時(shí)刻

9、與P相距5 m處的質(zhì)點(diǎn)也一定向上振動(dòng) 解析 從題圖中可以看出從實(shí)線傳播到虛線的時(shí)間為:t=T(n=0,1,2,…),波的頻率為f=== Hz=2.5(4n+1) Hz(n=0,1,2,…),A錯(cuò)誤;從圖中得出波長(zhǎng)為:λ=4 m,波的傳播速度為v=λf=10(4n+1) m/s(n=0,1,2,…),當(dāng)n=1時(shí),v=50 m/s,B正確;從圖中可以看出質(zhì)點(diǎn)P的振幅為0.1 m,C正確;從圖中可知t=0.1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng),與P相距5 m的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)P相距1個(gè)波長(zhǎng),若該質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)左側(cè),它正在向下振動(dòng),若該質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)右側(cè),它正在向上振動(dòng),D錯(cuò)誤. 答案 BC 9. 如圖9所示,波源P從平

10、衡位置y=0開(kāi)始振動(dòng),方向豎直向上(y軸的正 方向),振動(dòng)周期T=0.01 s.產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向右傳播,波速為v=80 m/s.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,S、Q兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng),已知距離SP=0.4 m、SQ=1.0 m.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),則下列說(shuō)法正確的是(  ). 圖9 A.圖10乙能正確描述Q點(diǎn)的振動(dòng)情況 B.圖10甲能正確描述S點(diǎn)的振動(dòng)情況 C.圖10丙能正確描述t=0時(shí)刻的波形圖 D.若在Q點(diǎn)也存在一個(gè)波源,振動(dòng)情況同波源P,則S為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 圖10 解析 該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)λ=vT=0.8 m,SP=λ,PQ=λ,分析各圖象可知選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;若在Q

11、點(diǎn)也存在一個(gè)波源,SQ=λ,Δx=SQ-SP=λ,因此S不是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案 C 10. 一列簡(jiǎn)楷橫波以1 m/s的速度沿繩子由A向B傳播,A、B間的距離為3 m,如圖11甲所示.若質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)圖象如圖乙所示,則質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象為(  ). 圖11 解析 由圖乙可知:該波的周期T=4 s,則由波長(zhǎng)公式可得:λ=vT=4 m,即AB之間間距為λ,且在t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)B在平衡位置,沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng),如圖所示,由圖可知:質(zhì)點(diǎn)A在正向最大位移處,故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤, 選項(xiàng)D正確. 答案 D 12.(1)如圖12所示,彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中,振子從a到b歷時(shí)0.2 s

12、,振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同,若它從b再回到a的最短時(shí)間為0.4 s,c、d為振動(dòng)的最遠(yuǎn)點(diǎn),則該振子的振動(dòng)頻率為(  ) A.1 Hz B.1.25 Hz C.2 Hz D.2.5 Hz 圖12 (2)如圖所示,小球m自A點(diǎn)以向AD方向的初速度v開(kāi)始運(yùn)動(dòng),已知=0.9 m,AB圓弧的半徑R=10 m,AD=10 m,A、B、C、D在同一水平面內(nèi).重力加速度g取10 m/s2,欲使小球恰能通過(guò)C點(diǎn),其初速度v應(yīng)為_(kāi)_______. 解析 (1)經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同,可知a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,tob= s=0.1 s;振子從b再回到a的最短時(shí)間

13、t=2tbc+tba=0.4 s,可得tbc== s=0.1 s,所以tOc=tOb+tbc=0.1 s+0.1 s=0.2 s,而tOc=,所以振子振動(dòng)周期T=4tOc=0.8 s,振子振動(dòng)頻率f==1.25 Hz,故B正確. (2)小球m的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成,這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)分別是:以速度v沿AD方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和在圓弧面上AB方向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng).因?yàn)?R,所以小球在圓弧面上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,符合類單擺模型,其圓弧半徑R即為類單擺的擺長(zhǎng),小球m恰好能通過(guò)C,則有AD=vt,且滿足t=T (n=0,1,2,3…) 又T=2π,解以上方程得 v= m/s(n=0,1,2,3…) 答案

14、 (1)B (2) m/s(n=0,1,2,3…) 12.一列簡(jiǎn)諧橫波由質(zhì)點(diǎn)A向質(zhì)點(diǎn)B傳播.已知A、B兩點(diǎn)相距4 m,這列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m.圖13表示在波的傳播過(guò)程中A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.求波的傳播速度. 圖13 解析 由振動(dòng)圖象讀出T=0.4 s,分析圖象可知:t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)A位于y軸正方向最大位移處,而質(zhì)點(diǎn)B則經(jīng)過(guò)平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng).所以A、B間距4=λ,則λ= m,其中n=0,1,2… 因?yàn)檫@列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m 所以n有0、1兩個(gè)可能的取值,即:λ1= m,λ2= m 因v=λ/T,所以v1= m/s或v2= m/s. 答案  m/s或 m/s

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