专题09 机械振动 机械波(选修3-4)-2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编(解析版)

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文档介绍

专题09 机械振动 机械波(选修3-4)-2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编(解析版)

‎1.【2017·天津卷】手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是 A.该简谐波是纵波 B.该简谐波的最大波长为2L C.时,P在平衡位置上方 D.时,P的速度方向竖直向上 ‎【答案】C ‎【学科网考点定位】机械振动和机械波 ‎【名师点睛】本题应注意波的周期性,要从波长入手。学&科网 ‎2.【2017·北京卷】某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示,下列描述正确的是 A.t=1 s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值 B.t=2 s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值 C.t=3 s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零 D.t=4 s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值 ‎【答案】A ‎【学科网考点定位】振动图象 ‎【名师点睛】根据振动图象判断质点振动方向的方法:沿着时间轴看去,“上坡”段质点向上振动,“下坡”段质点向下振动。‎ ‎3.【2017·新课标Ⅲ卷】(5分)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波,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4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)。‎ A.波长为2 m B.波速为6 m/s C.频率为1.5 Hz D.t=1 s时,x=1 m处的质点处于波峰 E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置 ‎【答案】BCE ‎【解析】由波形图可知,波长为4 m,A错误;实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图,波沿x轴正方向传播,又该波的周期大于0.5 s,则0~0.5 s时间内波传播的距离,,故周期,频率为1.5 Hz,波速,BC正确;由,t=0时,x=1 m处的质点在波峰位置,t=1时,该质点应该在平衡位置向上振动,D错误;由,t=0时,x=2 m处的质点在平衡位置,t=2 s时,该质点同样经过平衡位置,E正确。‎ ‎【学科网考点定位】机械波的传播、质点的振动 ‎【名师点睛】本题知道两个时刻的波形,可以运用波形的平移法分析波传播的最短距离,要理解“‎ 该简谐波的周期大于0.5 s”表达的意义。‎ ‎4.【2017·江苏卷】野生大象群也有自己的“语言”.研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放时,能听到比正常播放时更多的声音.播放速度变为原来的2倍时,播出声波的___________(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍,声波的传播速度____________(选填“变大”、“变小”或“不变”).学.科.网 ‎【答案】频率 不变 ‎【学科网考点定位】机械波 频率 波速 ‎【名师点睛】机械波在传播的过程中,传播的速度由介质决定,而频率由波源决定.‎ ‎5.【2017·新课标Ⅰ卷】(5分)如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,–2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示,两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8,–2)的路程差为________m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互__________(填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互__________(填“加强”或“减弱”)。‎ ‎【答案】2 减弱 加强 ‎【解析】由几何关系可知AS1=10 m,AS2=8 m,所以波程差为2 m;同理可求BS1–BS2=0,为波长整数倍,由振动图象知两振源振动方向相反,故B点为振动减弱点,CS1–CS2=1 m,波长,所以C点振动加强。学&科网 ‎【学科网考点定位】波的叠加、干涉 ‎【名师点睛】本题只要考查产生两列波相遇处是加强或减弱的条件,尤其小心两波源振动的方向是相反的,即振动步调相反,刚好颠倒过来。‎ ‎1.【2017·广东省惠州市4月模拟】如图所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图.已知该波的波速是0.8m/s,则下列说法正确的是______________。(填正确答案的标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每错选1个扣3分,最低得分为0分)‎ A.这列波的波长是14cm B.这列波的周期是0.15s C.这列波一定沿x轴负方向传播的 D.从t=0时刻开始,x=5cm处的质点经0.1s振动到波峰 E.每经过0.15s介质中的质点就沿x轴移动12cm ‎【答案】BCD ‎【解析】由图可知,该波波长为12cm,A错误;波速为0.8m/s,周期为T=,B正确;0.2s为,由实线到虚线只能是向左传播,C正确;x=5cm处的质点距离波峰8cm,,经0.1s振动到波峰,D正确;介质中的质点只在平衡位置附近振动,不沿x轴移动,E错误。故选BCD ‎2.【2017·广东省揭阳市高三二模】如图为一简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,此刻P点振动方向沿y轴正方向,并经过0.2 s完成了一次全振动,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,则________。(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)‎ A.波沿x轴负方向传播 B.t=0.05 s时,质点Q的加速度为0,速度为正向最大 C.从t=0.10 s到t=0.15 s,该波沿x轴传播的距离是2 m D.从t=0.10 s到t=0.15 s,质点P通过的路程为10 cm E.t=0.25 s时,质点Q纵坐标为10 cm ‎【答案】ACE ‎3.【2017·山西省太原市高三二模】波源S在t=0时刻从平衡位置开始向上振动,形成向左、右两侧传播的简谐横波。S、a、b、c、和a'、b'、c'是沿波传播方向上的间距为1m的6个质点,t=0时刻各质点均处于平衡位置,如图所示。已知波的传播速度为8m/s,当t=0,125s时波源S第一次达最高点,则 ______(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)。‎ A.任意时刻质点c与质点c'振动状态完全相同 B.t= 0.28s时质点a的速度正在减小 C.t=2.375s时质点b'处于波谷 D.波传到c点时,质点c开始向上振动 E.若波源S向距它40m的接收器匀速靠近,接收器接收到的频率将大于2Hz ‎【答案】ADE ‎4.【2017·日照市高三下学期二模】如图甲所示,沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f,相邻两质点之间的距离均为2 m,各质点均静止在各自的平衡位置,t=0时刻振源a开始做简谐运动,取竖直向上为振动位移的正方向,其振动图象如图乙所示,形成的简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播,则下列说法正确的是_________。‎ A.波传播到质点c时,质点c开始振动的方向沿y轴正方向 B.0~4 s内质点b运动的路程为12 cm C.4~5 s内质点d的加速度正在逐渐减小 D.6 s时质点e第一次回到平衡位置 E.各质点都振动起来后,a与c的振动方向始终相同 ‎【答案】ABE ‎【解析】由振动图形可知,振动周期为2s,波长为 ;质点a开始起振的方向为y轴正方向,故波传播到质点c时,质点c开始振动的方向也沿y轴正方向,选项A正确;振动传到b点需要的时间为1s,故在剩下的3s内,质点b通过的路程为6A=12cm,选项B正确;第4s时刻振动传到e点,此时d点在平衡位置向下振动,故4~5 s内质点d的加速度正在逐渐增大,选项C错误;振动传到e点需时间4s,故6s 时质点正好振动一个周期第二次回到平衡位置,选项D错误;因ac之间正好相差一个波长的距离,故各质点都振动起来后,a与c的振动方向始终相同,选项E正确;故选ABE.学&科网 ‎5.【2017·河南省南阳、信阳等六市高三第二次联考】由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20Hz,波速为16m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m,P、Q开始振动后,下列判断正确的是 .‎ A. P、Q两质点运动的方向始终相同 B. P、Q两质点运动的方向始终相反 C. 当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置 D. 当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰 E. 当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰 ‎【答案】BDE ‎【解析】波源振动的频率为20Hz,波速为16m/s,由波长公式有:‎ A、B、P、Q两质点距离波源的距离之差为:,为半个波长的奇数倍,所以P、Q两质点振动步调相反,P、Q两质点运动的方向始终相反,A错误;B正确;‎ C、,,所以当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点一个在波峰,一个在波谷,C错误;‎ D、由可知,当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰,D正确;‎ E、,当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰,E正确;‎ 故选BDE。‎ ‎6.【2017·四川省凉山州高三第三次诊断】一列简谐横波在t1=0.02s时刻的波形图如图甲所示,平衡位置在x=1m处的质点P的振动图像如图乙所示。已知质点M的平衡位置在x=1.75m处。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4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)‎ A.该波中每个质点的振动周期都为0.02s B.该波波长2m C.M点在t1时刻位移为m D.质点M从t1时刻起每过0.005s通过的路程均为0.2m E.在x轴上2m处有一观察者,他接收到频率小于50Hz ‎【答案】ABC ‎7.【2017·安徽省江淮十校第三次联考】某实验小组在研究单摆时改进了实验方案,将一力传感器连接到计算机上。图甲中O点为单摆的固定悬点,现将小摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置,∠AOB=∠COB=α,α小于10°且是未知量。同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线图乙(均为已知量),且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻(重力加速度为g)。根据题中(包括图中)所给的信息,下列说法正确的是( ) ‎ A.该单摆的周期为t2‎ B.根据题中(包括图中)所给的信息可求出摆球的质量 C.根据题中(包括图中)所给的信息不能求出摆球在最低点B时的速度 D.若实验时,摆球做了圆锥摆,则测得的周期变长 E.若增加摆球的质量,摆球的周期不变 ‎【答案】ABE ‎8.【2017·郑州市第三次质量预测】从坐标原点O产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,t=0时刻波的图象如图所示,此时波刚好传播到M点,x=1m的质点P的位移为10cm,再经⊿t=0.1s,质点P第一次回到平衡位置。‎ ‎(i)求波源的探动周期。‎ ‎(ii)从t=0时刻起经多长时间位于x=-81m处的质点N(图中未画出)第一次到达波峰位置?并求出在此过程中质点P运动的路程。‎ ‎【答案】(1)1.2s(2)5.2m ‎【解析】(i)波在0.1s内传播了1m,波速 由图可知该波的波长m 故波源的振动周期为 ‎(ii)t=0时,O点左侧第一个波峰处于 x0=-3m处,‎ 设经时间t到达N点,则 在此过程中P点运动的路程为 ‎9.【2017·大连市高三二模】一列沿x轴负方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形图如图所示,此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动,在时刻,P质点在t=0时刻首次位于波峰位置。Q点的坐标是(-3,0),求:‎ ‎(i)这列波的传播速度;‎ ‎(ii)质点Q第三次位于波峰的时刻。‎ ‎【答案】(i)0.05m/s(ii)2.6s ‎ 10.【2017·山西省晋城市高三二模】如图所示为一列简谐横波在=0.05s时的波形图,已知该简谐横波沿x轴的负方向传播,A、B两点为该简谐波上平衡位置在处的质点。经观测可知A点通过的路程为振幅的10倍所用的时间为t=0.5s,求:‎ ‎(1)该简谐横波的传播周期以及A点的振动方程;‎ ‎(2)由=0.05s时开始计时,B点回到平衡位置的时间。‎ ‎【答案】(1)0.2s; (2)t=(0.1n+0.08)s,n=0、1、2、3……;‎
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