高考物理真题分类汇编机械振动和机械波详解

高考物理真题分类汇编机械振动和机械波详解

‎2015年高考物理真题分类汇编：机械振动和机械波 ‎(2015新课标I-34（2）)【物理—选修3-4】（10分）甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿轴正向和负向传播，波速均为25m/s，两列波在t=0时的波形曲线如图所示,求 ‎（i）t=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标 ‎（ii）从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间 ‎【答案】（i） X = (50 + 300n)cm n = 0,1, 2······‎ ‎ （ii）t = 0.1s ‎ ‎【考点】横波的图像; 波速、波长和频率（周期）的关系 ‎【解析】（i）t = 0 时，在x = 50cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16cm, 两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm 。‎ 从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为：‎ ‎ λ1 = 50cm , λ2 = 60cm ······· (2分)‎ 甲、 乙两列波波峰的x坐标分别为：‎ X1 = 50 + k1λ1 , k1 = 0,1, 2······ (1分)‎ X2 = 50 + k2λ2 , k2 = 0,1, 2······ (1分) ‎ 由式得，介质中偏离平衡位置为16cm的所有质点的x坐标为：‎ ‎ X = (50 + 300n)cm n = 0,1, 2······ (2分)‎ ‎（ii）只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为 -16cm ,t= 0 时，两列波谷间的x坐标之差为： Δx/ = [50 + (2m2 + 1)] ······ (1分)‎ 式中m1和m2均为整数，将代入式得：‎ ‎ Δx/ = 10(6m2 – 5m1) + 5 ······· 由于m1和m2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为：‎ ‎ Δx/ = 5cm ······ (1分)‎ 从t = 0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为：‎ ‎ t = ······· (1分)‎ 代入数值得： t = 0.1s ······ (1分)‎ ‎【2015新课标II-34】（2）（10分）平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与Q的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置，求：‎ ‎（ⅰ）P、Q之间的距离 ‎（ⅱ）从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程。‎ ‎【答案】(1)133cm；（2）125cm 考点：波的传播 ‎【2015重庆-11（2）】（6分）题11图2为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s.求该波的波速并判断P点此时的振动方向。‎ ‎【答案】；P点沿y轴正向振动 考点：本题考查横波的性质、机械振动与机械波的关系。‎ ‎（2015四川-2）．平静湖面传播着一列水面波（横波），在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波 A．频率是30Hz B．波长是3m C．波速是1m/s D．周期是0.1s ‎【答案】C 考点：对机械波、机械振动特点和规律的理解与应用。‎ ‎【2015山东-38（1）】.【物理-物理3-4】‎ 如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断正确的是______（双选，填正确答案标号）‎ a. h=1.7m b. 简谐运动的周期是0.8s ‎ c. 0.6s内物块运动的路程是0.2m d. t=0.4s时，物块与小球运动方向相反 ‎【答案】ab 考点：简谐振动.‎ ‎【2015福建-16】16．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v 。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四副波形中质点a最早到达波谷的是（ ）‎ ‎【答案】：D ‎【2015北京-15】．周期为 2.0s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点 P 沿 y 轴负方向运动，则该波（ ）‎ A．沿 x 轴正方向传播，波速v = 20 m/s B．沿 x 轴正方向传播，波速v =10 m/s C．沿 x 轴负方向传播，波速v = 20m/s D．沿 x 轴负方向传播，波速v =10 m/s ‎【答案】B ‎【难度】★‎ ‎【考点】机械振动与机械波 ‎【解析】机械振动与机械波为每年必考题目，难度都不大。根据机械波的速度公 式,由图可知波长为 20m，再结合周期为 2s，可以得出波速为 10m/s。‎ 应用“同侧法”等方法判断波沿 x 轴正方向传播。因此答案为 B。‎ ‎【2015北京-21（2）】用单摆测定重力加速度的实验如图 2 所示。‎ ‎ ①组装单摆时，应在下列器材中选用（选填选项前的字母）。‎ ‎ A.长度为 1m 左右的细线 ‎ B.长度为 30cm 左右的细线 ‎ C.直径为 1.8cm 的塑料球 ‎ D.直径为 1.8cm 的铁球 ‎②测出悬点 O 到小球球心的距离（摆长）L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t。‎ 则重力加速度 g=（用 L，n，t 表示）‎ ‎③下表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理。‎ 组次 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 摆长 L/cm ‎ ‎80.00 ‎ ‎90.00 ‎ ‎100.00‎ ‎50 次全振动时间t/s ‎90.0 ‎ ‎95.5 ‎ ‎100.5‎ 振动周期 T/s ‎ ‎1.80 ‎ ‎1.91‎ 重力加速度 g/（m·s-2）‎ ‎9.74‎ ‎9.73‎ 请计算出第 3 组实验中的 T= s， g= m/s2‎ ‎④用多组实验数据做出 T2-L 图像，也可以求出重力加速度 g，已知三位同学做出的 T2-L 图线的示意图如图 3 中的 a，b，c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线 b，下列分析正确的是（选填选项前的字母）( )‎ A.出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B.出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次 C.图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值 ‎⑤某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图 4 所示，由于家里只有一根量程为 30cm 的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标 记，使得选点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长。实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2时，测得相应单摆的周期为 T1、T2，由此可得重力加速度 g= （用 l1、l2、T1、T2表示）‎ ‎【答案】‎ ‎① AD ‎② ‎ ‎③ 2.01，9.76‎ ‎④ B ‎⑤‎ ‎【难度】★★‎ ‎【考点】单摆测重力加速度 ‎【解析】‎ ‎①单摆要求摆线尽量长，摆球尽量选择较重较小的单摆。所以选择 AD;‎ ‎②利用单摆公式计算可得结果；‎ ‎③T=t/50，利用单摆周期公式计算得出结果；‎ ‎④由公式 ，c 图像斜率偏小可知周期偏小或者摆长偏大，故选 B；‎ ‎⑤可以得出结果为 ‎ ‎【2015江苏-12】B、【选修3-4】（12分）‎ ‎（1）一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_________‎ A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变 ‎（2）用的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长时胆汁中的______倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时_______（选填“容易”或者“不容易”）发生衍射 ‎【2015海南-14】14如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=。取重力加速度大小。‎ ‎（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；‎ ‎（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b 点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有①，②，‎ 从ab滑落过程中，根据动能定理可得③，联立三式可得 ‎（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得④‎ 因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知⑤，‎ 根据运动的合成与分解可得⑥‎ 联立①②④⑤⑥可得 ‎【2015海南-16】16、模块3-4试题。‎ ‎（1）一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m.。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分)。‎ A. 波速为4m/s B. 波的频率为1.25Hz C. x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷 D. x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰 E. 当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷 ‎【答案】BDE ‎【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则，解得 从图像中可知，所以根据公式，故A错误；根据公式可得波的频率为1.25Hz，B正确；x坐标为15m的质点和x坐标为3m的质 点相隔12m，为波长的整数倍，即两质点为同相点，而x坐标为3m的质点经过t=0.2s即四分之一周期振动到平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时振动到平衡位置，C错误；x的坐标为22m的质点和x的坐标为2m的质点为同相点，x的坐标为2m的质点经过t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰，D正确；当质点P位于波峰时，经过了半个周期，而x坐标为17m的质点和x坐标为1m的质点为同相点，经过半个周期x坐标为1m的质点恰好位于波谷，E正确；‎ ‎【2015天津-3】3、图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图．a、b两质点的横坐标分别为x=2m和x=6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是 A．该波沿+x方向传播，波速为1m/s ‎ B．质点a经4s振动的路程为4m C．此时刻质点a的速度沿+y方向 D．质点a在t =2 s时速度为零 ‎【答案】D ‎【2015天津-9】(2)某同学利用单摆测量重力加速度 ‎ ①为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 ‎ B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 ‎ C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 ‎ D．摆长一定的情况下．摆的振幅尽量大 ‎ 如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时，由于仅有量程为20 cm、精度为1mm的钢板刻度尺．于是他先使摆球自然下垂．在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些．再次使摆球自然下垂．用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2 ；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离△L。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g = 。‎ ‎【答案】BC