2019高考物理二輪復習 小題狂做專練二十八 機械振動與機械波

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1、 28 機械振動與機械波 一、選擇題 1．【銅仁一中月考】下列說法正確的是(　　) A．簡諧運動的周期與振幅無關(guān) B．在彈簧振子做簡諧運動的回復力表達式F＝－kx中，F(xiàn)為振動物體受到的合外力，k為彈簧的勁度系數(shù) C．在波傳播方向上，某個質(zhì)點的振動速度就是波的傳播速度 D．在雙縫干涉實驗中，同種條件下用紫光做實驗比紅光做實驗得到的條紋更寬 E．在單縫衍射現(xiàn)象中要產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，狹縫寬度必須比波長小或者相差不多 2．【齊魯名校2019屆高三第一次聯(lián)考】關(guān)于波的干涉和衍射，下列說法正確的是(　　) A．波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B．當孔的大小

2、比波長小時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C．“聞其聲而不見其人”，說明聲波也能發(fā)生衍射 D．頻率不相同的兩列波也能發(fā)生干涉 E．聲波、電磁波等一切波都能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象 3．【2018全國III卷】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t = 0和t = 0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。己知該波的周期T > 0.20 s。下列說法正確的是(　　) A．波速為0.40 m/s B．波長為0.08 m C．x = 0.08 m的質(zhì)點在t = 0.70 s時位于波谷 D．x = 0.08 m的質(zhì)點在t = 0.12 s時位于波谷 E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/

3、s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m 4．【濟南質(zhì)量監(jiān)控】一個質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)點振動的頻率為4 Hz B．在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cm C．在5 s末，質(zhì)點的速度為零，加速度最大 D．t＝1.5 s和t＝2.5 s兩個時刻質(zhì)點的位移和速度方向都相反 E．t＝1.5 s和t＝4.5 s兩時刻質(zhì)點的位移大小相等，都是 cm 5．【2019屆模擬仿真卷】一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示，此時刻質(zhì)點P的速度為v，經(jīng)過1.0 s它的速度大小、方向第一次與v相同，再經(jīng)過0.2 s它的速度大小、方向第二次與v相同，則下列判斷中正確的是

4、(　　) A．波沿x軸負方向傳播，波速為5 m/s B．波沿x軸正方向傳播，波速為5 m/s C．若某時刻質(zhì)點M到達波谷處，則質(zhì)點P一定到達波峰處 D．質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 E．從圖示位置開始計時，在2.0 s時刻，質(zhì)點P的位移為20 cm 6．【合肥模擬】某實驗小組在研究單擺時改進了實驗方案，將一力傳感器連接到計算機上。圖甲中O點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將擺球(可視為質(zhì)點)拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，靜止釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回擺動，其中B點為最低位置，∠AOB=∠COB=α，α小于5°且大小未知。同時由計算機得到了擺線對擺球的拉力

5、大小F隨時間t變化的曲線，如圖乙所示(圖中所標字母均為已知量)，且圖中t=0時刻為擺球從A點開始運動的時刻。已知擺長為l，重力加速度為g。根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息，下列說法正確的是(　　) A．該單擺的周期為t2 B．可求出擺球的質(zhì)量 C．不能求出擺球在最低點B時的速度大小 D．若在地球的兩極做該實驗，則測得單擺的周期最大 E．若增加擺球的質(zhì)量，單擺的周期不變 7．【壽縣一中調(diào)研】圖（a）為一列簡諧橫波在t＝0.20 s時刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x＝4.0 m處的質(zhì)點；圖（b）為質(zhì)點Q的振動圖象，下列說法正確的是(　　) A．在t

6、＝0.10 s時，質(zhì)點Q向y軸負方向運動 B．在t＝0.25 s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同 C．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，該波沿x軸負方向傳播了6 m D．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm E．質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為y＝0.10sin10πt（m） 8．【武漢聯(lián)考】一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖中實線所示，從此刻起，經(jīng)0.2 s波形圖如圖中虛線所示，波傳播的速度為5 m/s，下列說法正確的是(　　) A．這列波沿x軸正方向傳播 B．t＝0時刻質(zhì)點a沿y軸正方向運動 C．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象

7、，則該波所遇到的簡諧橫波頻率為1.25 Hz D．x＝2 m處的質(zhì)點的位移表達式為y＝0.4sin (2.5πt＋π) (m) E．從t＝0時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.4 s通過的路程為0.8 m 二、非選擇題 9．【眉山一中月考】一列簡諧橫波圖象如圖所示，t1時刻的波形如圖中實線所示，t2時刻的波形如圖中虛線所示，已知Δt＝t2－t1＝0.5 s，問： (1)這列波的可能波速的表達式？ (2)若波向左傳播，且3T＜Δt＜4T，波速為多大? (3)若波速v＝68 m/s，則波向哪個方向傳播? 10．【2018全國III卷】一列簡諾橫波在s時的波形

8、圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點，圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖像。求： (1)波速及波的傳播方向； (2)質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。 答案與解析 1．【解析】簡諧運動的周期由振動系統(tǒng)內(nèi)部因素決定，與振動幅度無關(guān)，故A正確；在簡諧運動的回復力表達式F=-kx中，對于彈簧振子，F(xiàn)為振動物體受到的合外力，k為彈簧的勁度系數(shù)，故B正確；對于機械波，某個質(zhì)點的振動速度與波的傳播速度不同，橫波兩者垂直，縱波兩者平行，故C錯誤；在雙縫干涉實驗中，根據(jù)干涉條紋間距公式，同種條件下，因紫光波長小于紅光，則用紫光做實驗比

9、紅光做實驗得到的條紋更窄，故D錯誤；在單縫衍射現(xiàn)象中要產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，根據(jù)明顯衍射的條件可知，狹縫寬度必須比波長小或者相差不太多，故E正確。 【答案】ABE 2．【解析】當障礙物的尺寸比波長相差不多或者更小時才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，選項A錯誤，B正確。聲波波長在1.7cm-17m之間，所以聲波可以繞過一般的障礙物，“聞其聲而不見其人”，就是說明聲波也能發(fā)生衍射，C正確。波的頻率相同是干涉的必要條件，D錯誤。干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象，聲波、電磁波等一切波都能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象，選項E正確。 【答案】BCE 3．【解析】試題分析：本題考查波動圖象、波速計算、波動傳播及其相關(guān)的知識點。

10、 根據(jù)波形圖可知，波長λ =16 cm = 0.16 m，選項B錯誤；根據(jù)t = 0時刻和t = 0.20 s時刻的波形圖和該波的周期T > 0.20 s可知，可知該波的庋期T = 0.40 s，波速v = λ/T = 0.40 ms，選項A正確；簡諧波沿x軸正方向傳播，x = 0.08 m的質(zhì)點在t = 0時刻沿y軸正方向運動，在t = 0.70 s時位于波谷，在t = 0.12 s時位于y > 0的某位置(不是位于波谷)，選項C正確D錯誤；若此波傳入另一介質(zhì)中，周期T不變，其波速變?yōu)関 = 0.80 m/s，由λ = vT可得它在該介質(zhì)中的波長為λ= 0.80×0.4 m = 0.32

11、m，選項E正確。 【答案】ACE 4．【解析】由題圖可知，振幅A＝2 cm，周期T＝4 s，頻率f＝＝0.25 Hz，A錯誤；t＝10 s＝2.5T，故10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程s＝10A＝20 cm，B正確，t＝5 s時，質(zhì)點位移最大，速度為零，加速度最大，C正確；t＝1.5 s和t＝2.5 s兩個時刻的位移方向相反，但速度方向相同，D錯誤；由x＝Asin ωt＝2sin t cm可知，t＝1.5 s和t＝4.5 s兩個時刻的位移大小相等，都為 cm，E正確。 【答案】BCE 5．【解析】由圖讀出波長，根據(jù)題意分析得到該波的周期，則波速為．而且圖示時刻P點運動方向沿軸負方向，則沿軸負方

12、向傳播，故A正確，B錯誤；質(zhì)點M與P平衡位置間相距半個波長，振動情況總是相反，M質(zhì)點到達波谷處，P質(zhì)點一定到達波峰處，故C正確；圖示時刻，質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小相等、方向相反，但它們平衡位置之間的距離不是半個波長的奇數(shù)倍，位移不是總是相反，故D錯誤；波的周期，從圖示位置開始計時，在時刻質(zhì)點P正處于波峰位置，故位移為，故E正確。 【答案】ACE 6．【解析】由題圖乙可知單擺的周期T=t2，故選項A正確；在B點拉力F有最大值，根據(jù)牛頓第二定律Fmax-mg=m；在A、C兩點拉力F有最小值，F(xiàn)min=mgcos α ，由A點到B點根據(jù)機械能守恒定律有mgl(1-cos α)=mv2，由此可求得

13、擺球的質(zhì)量m=，v=，故選項B正確，選項C錯誤；地球的兩極重力加速度最大，若在地球的兩極做該實驗，單擺周期為T=2π，所以測得周期最小，故選項D錯誤；根據(jù)單擺周期公式可知，擺球的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，故選項E正確。 【答案】ABE 7．【解析】圖（b）為質(zhì)點Q的振動圖象，則知在t=0.10s時，質(zhì)點Q正從平衡位置向波谷運動，所以點Q向y軸負方向運動，故A正確；在t=0.20s時，質(zhì)點Q沿y軸正方向運動，根據(jù)“上下坡法”，可知該波沿x軸正方向傳播，此時P點正向下運動。由圖b讀出周期T=0.2s，從t=0.10s到t=0.25s經(jīng)過的時間為，則在t=0.25s時，質(zhì)點P位于x軸下方，加速度方向與

14、y軸正方向相同，故B正確；由甲圖知波長，則波速為：，從t=0.10s到=0.25s經(jīng)過的時間為，該波沿x軸正方向傳播的距離為，故C正確；從t=0.10s到=0.25s經(jīng)過的時間為，由于t=0.10s時刻質(zhì)點P不在平衡位置或波峰、波谷處，所以質(zhì)點P通過的路程不是3A=30cm，故D錯誤；質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為，故E正確。 【答案】ABE 8．【解析】由波形圖可知，該波的波長，則波的周期為，則，在這段時間內(nèi)波傳播的距離為，則該波沿x軸負方向傳播，A錯誤；根據(jù)波傳播方向和質(zhì)點振動方向的對應關(guān)系，可以判斷質(zhì)點a在t=0時刻正沿y軸負向運動，故B錯誤；能發(fā)生穩(wěn)定干涉的兩列波的一定頻率相等，該列波的

15、頻率為，故C正確；由題可知，A=0.4m，，設(shè)x＝2 m處的質(zhì)點的位移表達式為，在t=0時刻正經(jīng)過平衡位置沿y軸負方向振動，在時，y=-0.4，則，故表達式為m，D正確；，則質(zhì)點a的路程為2A=0.8m，E正確。 【答案】CDE 9．【解析】（1）若波向右傳播，根據(jù)波形的周期性，（n=0，1，2，…） 同理可得，若波向左傳播，v=16n+12m/s（n=0，1，2，…） （2）若波向左傳播，且3T＜△t＜4T，則由v=16n+12m/s得：v=16×3+12m/s=60m/s （3）假設(shè)波向右傳播，v=68m/s根據(jù)v=16n+4m/s得，68=16n+4，n=4，假設(shè)成立，故波向右傳播. 10．【解析】（1）由圖（a）可以看出，該波的波長為① 由圖（b）可以看出，周期為T=2 s② 波速為③ 由圖（b）知，當時，Q點向上運動，結(jié)合圖（a）可得，波沿負方向傳播。 （2）設(shè)質(zhì)點P、Q平衡位置的x坐標分別為xP、xQ。由圖（a）知，x=0處 因此④ 由圖（b）知，在t=0時Q點處于平衡位置，經(jīng)，其振動狀態(tài)向x軸負方向傳播至P點處，由此及③式有 ⑤ 由④⑤式得，質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標為xQ = 9 cm⑥ 6