专题16 机械振动与机械波-2017年高考物理备考优生百日闯关系列

专题16 机械振动与机械波-2017年高考物理备考优生百日闯关系列

www.ks5u.com 第一部分 名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查的基本概念和基本规律。‎ 考纲要求 ‎(1)知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象；知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式；理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件．‎ ‎(2) 知道机械波的特点和分类；掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件．‎ 命题规律 ‎(1)考查的热点有简谐运动的特点及图象；题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查。‎ ‎(2)考查的热点有波的图象以及波长、波速、频率的关系题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查．‎ 第二部分 精选试题 ‎1、【2017·山西省重点中学协作体高三上学期期末联考】（5分）下列关于简谐振动以及做简谐运动的物体完成一次全振动的意义，以下说法正确的是 。（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．位移减小时，加速度减小，速度增大 B．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 C．动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程 D．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程 E．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同 ‎【答案】ADE ‎【名师点睛】本题考查简谐运动的全振动规律，要注意明确回复力与位移方向始终相反，但同一个点上时，速度 ‎2、【2017·四川省成都市高三第一次诊断性检测】（5分）如图所示，甲图是一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波在t=2 s时的波动图像，乙图是该波传播方向上介质中某质点从t=0时刻起的振动图像，a、b是介质中平衡位置为x1=3 m和x2=5 m的两个质点，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．该波的波速是2 m/s B．在t=2 s时刻，a、b两质点的速度相同 C． 在0～4 s内，a质点运动的路程为20 cm D．x=200 m处的观察者向x轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为0 25 Hz E．若该波在传播过程中遇到频率为0. 25 Hz的另一波时，可能发生稳定的干涉现象 ‎【答案】ACE E、发生稳定的干涉现象的条件是两列波频率相等。若该波在传播过程中遇到频率为0. 25 Hz的另一波时，可能发生稳定的干涉现象，E正确；‎ 故选ACE。‎ 可能有两个方向。‎ ‎3、【2017·重庆市高三上学期（一诊）期末测试】‎ ‎（5分）如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t=0时刻的波形图线，虚线b为t=△t时刻的波形图线。已知该简谐横波波源振动的频率为f=2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标为xP=1m。则下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母，选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．这列波的传播速度大小一定为20m/s B．这列波一定沿x轴正向传播 C．可能有△t=1.25s D．可能有△t=1.45s E．若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象 ‎【答案】ACE ‎【名师点睛】本题运用波形的平移法分析时间与周期的关系，确定波的周期，是经常采用的方法．‎ ‎4、【广东省肇庆市2017届高三第二次模拟考试】（5分）如图所示为一列简谐横波在t0时刻的波形图，已知波速为0.2 m/s，以下说法正确的是 。（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）。‎ x/cm ‎4‎ ‎8‎ ‎12‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎-10‎ a b c y/cm A．波源的振动周期为0.6 s B．经过0.1 s，质点a通过的路程为10 cm C．在t0时刻，质点a的加速度比质点b的加速度小 D．若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播 E．若该波沿x轴正方向传播，在t0时刻c点的运动方向垂直x轴向上 ‎【答案】CDE ‎5、【湖北省华中师范大学第一附属中学2017届高三上学期期中考试】一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到c点，t＝0.6s时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点，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．当t＝0.5s时质点b和质点c的位移相等 B．当t＝0.6s时质点a的位移为 -cm C．质点c在0~0.6s时间内沿x轴正方向移动了3m D．质点d在0~0.6s时间内通过的路程为20cm E．这列简谐横波遇到频率为1Hz的另一列简谐横波时我们能够观察到干涉现象 ‎【答案】ABD ‎【解析】由题意可得该波向右传播，起振的方向向上，波长是，的时间内传播的距离是，所以波的周期，，‎ ‎，该波是方程：当时质点的位移： ‎ c点的位移：，当质点b、c的位移相同，故A正确；质点a的初相为，振动方程，当时 ‎，故B正确；质点c在这段时间内只是沿振动的方向振动，没有沿x轴正方向移动，故C错误；由图可知，质点d在内先向上运动到达最高点后又返回平衡位置，在这段时间内通过的路程是2倍的振幅，为，故D正确；因为发生干涉的两列波频率相同，这列简谐横波的频率为，遇到频率为的另一列简谐横波时，我们不能够观察到干涉现象，故E错误。‎ ‎6、【河北省衡水中学2017届高三上学期期中考试】（4分）图（a）为一列简谐横波在t=0 时的波形图，P 是平衡位置在x=0.5m 处的质点，Q 是平衡位置在x=2.0m 处的质点；图（b）为质点Q 的振动图象。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．这列简谐波沿x 轴正方向传播 B．这列简谐波沿x 轴负方向传播 C．波的传播速度为20m/s D．从t=0到t =0.25s，波传播的距离为 50cm E．在t=0.10s 时，质点Q 的加速度方向与 y 轴正方向相同 ‎【答案】ACE ‎7、【湖北省孝感高级中学2017届高三9月调考】一列自右向左传播的简谐横波，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t1=0.3s时刻，P质点在t=0时刻后首次位于波峰位置，Q点的坐标是（﹣3，0），则以下说法正确的是 。（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．这列波的传播速度为0.1m/s B．在t=0时刻，质点P向上运动 C．在t1=0.3s时刻，质点A仍位于波谷 D．在t2=0.4s时刻，质点A具有最大的正向加速度 E．在t3=0.5s时刻，质点Q首次位于波峰 ‎【答案】ADE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】利用上下坡法判断振动方向和传播方向是解此类题的关键，灵活应用和一周期内振动质点的路程关系。‎ ‎8、‎ ‎【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示，为在同一绳上相向传波的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中a、b、c是甲波上的三个点。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．这两列波相遇时能发生干涉现象 B．甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大 C．质点 a 比质点 b 先回到平衡位置 D．若v甲=20m / s，再经t =0．5s，质点c运动的路程是 0． 5m ‎【答案】D ‎【解析】‎ 波速是由介质决定的，两列波在同一介质中传播，波速相同，根据可知，波长不同，频率不同，故不会发生稳定干涉，AB错误；根据走坡法，a质点向上振动，b质点向下振动，所以b比a先到达平衡位置，C错误；若，则，故，故质点c运动的路程为，D正确；‎ ‎【名师点睛】解答本题关键抓住波速是由介质的性质决定的，对于同一介质中传播的同一类波，波速相等．‎ ‎9、【宁夏银川一中2017届高三上学期第一次月考理科综合】）下面说法正确的是 。（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．调制的主要作用是使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变 B．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的可见光 C．第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹 D．波长越短的电磁波，反射性能越强 E．有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采用的措施为减小电容器极板间的距离 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎10、【广东省佛山市第一中学2016届高三第三次模拟考试】（5分）一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O，t = 0时开始振动，3 s时停止振动， 3.5 s时的波形如图所示，其中质点a的平衡位置与O的距离为5.0m。以下说法正确的是 。（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．波速为4 m/s B．波长为6 m C．波源起振方向沿y轴正方向 D．2.0 s～3. 0 s内质点a沿y轴负方向运动 E．0～3.0 s内质点a通过的总路程为1.4 m ‎【答案】ACE ‎【名师点睛】波的传播方向与质点振动方向的互判方法 内容 图象 ‎“上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动 ‎“同侧”‎ 法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 ‎“微平 移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向 ‎11、【内蒙古杭锦后旗奋斗中学2017届高三上学期入学摸底考试理科综合】一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t=0.6 s时刻，这列波刚好传到Q点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是_________。（填入正确选项前的字母，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. 这列波的波速为16.7 m／s B．这列波的周期为0.8 s C．质点c在这段时间内通过的路程一定等于30 cm D．从t=0时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是这个时刻 E．在t=0.5 s时，质点b、P的位移相同 ‎【答案】BDE ‎【解析】t=0时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t=0.6 s时刻，这列波刚好传到Q点，波速，故A错误。由波速可知，周期，故B正确；振动由P传到c需要的时间，质点c的振动时间，可知这段时间内质点c通过的路程为2个振幅，即，故C错误；t=0时刻质点a正在向上振动，需要到达正向最大位移处，再需第一次回到平衡位置，质点a第一次到达平衡位置时 ‎，故D正确；，质点b由正向最大位移处向下到达负向最大位移处，在向上到达位移为处，质点P由平衡位置向上经正向最大位移处，再向下运动经过平衡位置，到达位移为处，故E正确。‎ ‎12、【江西省赣中南五校2017届高三上学期开学摸底考试理科综合物理试题】（5分）关于电磁波，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．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 ‎【答案】ABC ‎13、【2017·湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】(5分)北京和南京的重力加速度分别约为9.80lm/s2和9.795m/s2，把北京校准的摆钟拿到南京，它会 (填“变快”、“不变”、“变慢”）。若要该摆钟仍能精确计时，应将其摆长 (填“变长"、“不变"、“变短”）》(不考虑海拔高度和温度对摆钟的影响）‎ ‎【答案】变慢；变短 ‎【解析】根据可知，把北京校准的摆钟拿到南京，周期变大，则它会变慢；若要该摆钟仍能精确计时，应将其摆长变短。‎ ‎【名师点睛】此题关键是要记住单摆的周期公式；重力加速度和摆长会影响单摆的周期.‎ ‎14、【2017·开封市高三第一次模拟】一列简谐横波沿x轴传播，t=2s时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示，则该波的传播速度大小为　　，如果该波向右传播则图乙是　　‎ ‎（填“0”“2m”“4m”或“6m”）的质点振动图象．波如果向右传播，观察者在x=6m处向左运动，观察者接收到该波的频率将　　（填“大于”“小于”或“等于”）0.25Hz．‎ ‎【答案】1m/s；0、4m；大于 ‎【名师点睛】解决本题的关键能够从波动图象和振动图象中获取信息，知道波速、波长、周期的关系，要把握两种图象之间的内在联系．‎ ‎15、【辽宁省鞍山市第一中学2017届高三上学期第一次模拟考试】（10分）在某种种介质中，S1、S2处有相距4m的两个波源，沿垂直纸面方向做简谐振动，其周期分别为T1=0.8s和T2=0.4s，振幅分别为A1=2cm和A2=lcm，在该介质中形成的简谐波的波速为v=5m/s．S处有一质点，它到S1的距离为3m，且SS1⊥S1S2，在t=0时刻，两波源同时开始垂直纸面向外振动，试求：‎ ‎（1）t=0时刻振动传到S处的时间差；‎ ‎（2）t=l0s时,s处质点离开平衡位置的位移大小．‎ ‎【答案】（1）0.4s （2）2cm ‎【解析】（1）由题意可知：； (1分)‎ S1在t=0时的振动传到S质点所需的时间： (1分)‎ S2在t=0时的振动传到S质点所需的时间： (1分)‎ 那么S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差为： (2分)‎ ‎（2）在t=l0s时质点s按S1的振动规律已经振动了： (1分)‎ 此时S1引起质点S的位移大小为：x1=A1=2cm； (1分)‎ t=l0s时质点s按S2的振动规律已经振动了： (1分)‎ 此时t=10s时S2引起质点S的位移为x2=0cm； (1分)‎ 所以t=l0s时质点s离开平衡位置的位移为S1和S2单独传播引起S位移的矢量和，故：‎ x=x1+x2=2+0=2cm； (1分)‎ ‎16、【2017·辽宁省本溪市高级中学、大连育明高级中学、大连二十四中高三联合模拟考试】如图中实线是一列简谐横波在=0时刻的波形图，虚线是这列波在=0.5s时刻的波形，这列波的周期T符合：，问 ‎①若波速向右，波速多大？‎ ‎②若波速向左，波速多大？‎ ‎③若波速大小为74m/s，波速方向如何？‎ ‎【答案】①54m/s②58m/s③向左 ‎（3）若波速大小为74m/s，在时间内波传播的距离为：．‎ 因为，所以波向左传播．‎ ‎【名师点睛】本题是两个时刻的波形问题，由于有时间限制，解得的是特殊值，也可以写出没有限制条件时波传播距离的通项，再求出特殊值．‎ ‎ ‎