2014年高考物理一輪復習 章節(jié)訓練 機械振動　機械波

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1、2014年高考一輪復習之機械振動　機械波 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)) 1．(2012·天津理綜) 沿x軸正向傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖所示，M為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，該波的傳播速度為40 m/s，則t＝ s時(　　) A．質(zhì)點M對平衡位置的位移一定為負值 B．質(zhì)點M的速度方向與對平衡位置的位移方向相同 C．質(zhì)點M的加速度方向與速度方向一定相同 D．質(zhì)點M的加速度方向與對平衡位置的位移方向相反 解析：根據(jù)波的圖象可知波長為λ＝4 m，根據(jù)波速可得該波周期為

2、T＝＝0.1 s，則由圖示狀態(tài)再經(jīng)過 s即T后質(zhì)點M相對平衡位置的位移仍為正值，但正在向下振動，可知其在t＝ s時的速度方向與其相對平衡位置位移方向相反，而與加速度方向相同，選項AB錯誤，CD正確． 答案：CD 2．(2012·重慶理綜) 裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示．將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計時，在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運動．若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是(　　) 解析：試管被豎直提起少許，說明試管在其平衡位置以上最大位移處釋放，因規(guī)定豎直向上為正方向，故選項D正確． 答案：D 3．下列說法正確的是(　　

3、) A．在機械波中，沿波的傳播方向上某個質(zhì)點的振動速度就是波的傳播速度 B．“聞其聲，不見其人”是聲波發(fā)生干涉產(chǎn)生的一種現(xiàn)象 C．多普勒效應實質(zhì)上是由于波源和觀察者之間有相對運動而使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化 D．在完全相同的兩列水波相遇而疊加的區(qū)域，某時刻介質(zhì)中的P點是兩列波的波峰相遇點，此時P點位移最大，經(jīng)過1/4周期，P點的位移變?yōu)榱?，這說明P點的振動時而加強、時而減弱 解析：機械波的傳播速度由介質(zhì)決定，不是某個質(zhì)點的振動速度，選項A錯；“聞其聲，不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象，選項B錯；由多普勒效應可知，選項C正確；在完全相同的兩列水波相遇而疊加的區(qū)域，會形成穩(wěn)定的干涉圖樣

4、，某質(zhì)點振動加強將始終是加強的，加強點將在其平衡位置附近做振幅更大的簡諧運動，選項D錯誤． 答案：C 4．(2011·北京高考)介質(zhì)中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質(zhì)點(　　) A．它的振動速度等于波的傳播速度 B．它的振動方向一定垂直于波的傳播方向 C．它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長 D．它的振動頻率等于波源的振動頻率 解析：由振動和波的關(guān)系可知：質(zhì)點的振動速度是質(zhì)點運動的速度，而波的傳播速度是指“振動”這種運動形式的傳播速度，故A錯；波可分為橫波和縱波，在縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上，故B錯；在一個周期內(nèi)波傳播的距離等于波長，而質(zhì)點運動的路程

5、等于4個振幅，故C錯；介質(zhì)中所有質(zhì)點的振動都是由波源的振動引起的，它們的振動頻率與波源的振動頻率都相同，故D正確． 答案：D 5．(2011·海南高考)一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如下圖所示. 介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y＝10sin5πt cm.關(guān)于這列簡諧波，下列說法正確的是(　　) A．周期為4.0 s B．振幅為20 cm C．傳播方向沿x軸正向 D．傳播速度為10 m/s 解析：由y＝10 sin5πt cm可知振幅A＝10 cm，角頻率ω＝5π，則振動周期也即波的周期T＝＝0.4 s，A、B皆錯誤．仍從上式可知t＝0時質(zhì)點P經(jīng)過

6、平衡位置向y軸正方向振動，結(jié)合該時刻波形圖可知波沿x軸正方向傳播，波長λ＝4 m，則波速v＝＝10 m/s，C、D正確． 答案：CD 6．(2011·四川高考) 如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t＝0時的波形圖，當Q點在t＝0時的振動狀態(tài)傳到P點時，則(　　) A．1 cm

7、誤；此時Q處的質(zhì)點在波谷，具有沿y軸正向的加速度，所以B正確，C、D錯誤． 答案：B 7．一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如圖所示，若此波的周期為0.2 s，則下列說法中正確的是(　　) A．再經(jīng)過Δt＝0.4 s質(zhì)點P向右移動0.8 m B．再經(jīng)過Δt＝0.4 s質(zhì)點P仍在平衡位置 C．在波的傳播過程中質(zhì)點Q與P的振動情況總是相同的 D．再經(jīng)過Δt＝0.2 s后的波形與t＝0時的波形是不同的 解析：質(zhì)點不會向右遷移，A項錯，圖中λ＝0.4 m，T＝0.2 s因Δt＝0.4 s＝2T，所以P完成2次全振動回到原位，B項正確，因Q與P質(zhì)點恰好相隔一個波長，所以振動情況完全相同

8、，C項正確，因Δt＝0.2 s＝T，所以Δt＝0.2 s時與t＝0時的波形相同，D項錯． 答案：BC 8．一簡諧橫波沿x軸方向傳播，已知t＝0.1 s時的波形如下圖甲所示，圖乙是x＝4 m處的質(zhì)點的振動圖象，則下列說法不正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．簡諧橫波是沿x軸負方向傳播 B．簡諧橫波的波速為10 m/s C．在t＝0.5 s時，x＝2 m處的質(zhì)點到達平衡位置，沿y軸負方向運動 D．經(jīng)過0.4 s，x＝2 m處的質(zhì)點經(jīng)過的路程為20 m 解析：t＝0.1 s時，x＝4 m處的質(zhì)點的振動方向沿y軸正方向，所以簡諧橫渡是沿x軸負方向傳播，A項正確；根據(jù)圖象

9、可知波長λ＝4 m，周期T＝0.4 s，所以波速為10 m/s，B項正確；在t＝0.1 s時，x＝2 m處的質(zhì)點在平衡位置，沿y軸負方向運動，所以再經(jīng)一個周期又回到原位置，C項正確；經(jīng)過0.4 s，x＝2 m處的質(zhì)點經(jīng)過的路程為4A＝20 cm，D項錯誤． 答案：D 9. 如圖所示，S1、S2為兩個振動情況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動減弱區(qū)域中的一點，從圖中可看出(　　) A．P點到兩波源的距離差等于1.5λ B．兩波源之間的距離一定在2.5個波長到3.5個波長之間 C．P點此時刻

10、振動最弱，過半個周期后，振動變?yōu)樽顝? D．當一列波的波峰傳到P點時，另一列波的波谷也一定傳到P點 解析：從S1、S2的中點起到向右三條虛線上，S1、S2的距離差依次為0.5λ、1.5λ、2.5λ. 答案：ABD 10. 在坐標原點處有一質(zhì)點O做簡諧振動，它形成沿x軸傳播的簡諧橫波，波長為16 m，在其右側(cè)相距4 m處的質(zhì)點P的振動圖象如右圖所示，使用與P質(zhì)點相同的計時起點，那么當t＝5 s時的波動圖象是下圖中的(　　) 解析：由振動圖象可知，t＝5 s時，質(zhì)點P正經(jīng)過平衡位置向上運動．比較波形圖中距離O點右側(cè)面4 m處的質(zhì)點，A、B波形圖中該處質(zhì)點并不在平衡位置上，故A、B

11、錯；D圖中4 m處質(zhì)點正經(jīng)過平衡位置向下運動，D項錯． 答案：C 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分) 11．單擺測定重力加速度的實驗中 (1)實驗時用20分度的游標卡尺測量擺球直徑，示數(shù)如圖甲所示，該擺球的直徑d＝________ mm. (2)接著測量了擺線的長度為l0，實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則重力加速度的表達式g＝________(用題目中的物理量表示)． (3)某小組改變擺線長度l0，測量了多組數(shù)據(jù)．在進行數(shù)據(jù)處理時，甲同學把擺線長l0作為擺長，直接利用公式求出各組重力加速度值再求出平均

12、值；乙同學作出T2－l0圖象后求出斜率，然后算出重力加速度．兩同學處理數(shù)據(jù)的方法對結(jié)果的影響是：甲________，乙________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)． 解析：(1)從游標卡尺上讀出擺球直徑d＝14.15 mm. (2)由F－t圖象，單擺周期T＝4t0，擺長l＝l0＋ 根據(jù)T＝2π，g＝ (3)實際擺長為l0＋d，故甲同學測量結(jié)果偏小，而乙同學處理數(shù)據(jù)的方法對測量結(jié)果無影響． 答案：(1)14.15　(2)　(3)偏小　無影響 12．(2012·課標全國理綜)一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時刻的波形如下圖(a)所示，x＝0.30 m處的質(zhì)點的振動圖線如下圖(b

13、)所示，該質(zhì)點在t＝0時刻的運動方向沿y軸________(填“正向”或“負向”)．已知該波的波長大于0.30 m，則該波的波長為________m. 解析： 根據(jù)圖(b)可知，圖線在t＝0時的切線斜率為正，表示此時質(zhì)點沿y軸正向運動；質(zhì)點在圖(a)中的位置如圖所示，設(shè)質(zhì)點的振動方程為y＝2sin(＋φ)cm，當t＝0時，y＝ cm，可得φ＝.當t＝時，y＝2 cm達到最大，結(jié)合圖(a)和題意可得λ＝0.3 m，解得λ＝0.8 m. 答案：正向　0.8 三、計算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計算時必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計

14、算的要注明單位) 13．(2011·山東理綜) 如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實線為t1＝0時的波形圖，此時P質(zhì)點向y軸負方向運動，虛線為t2＝0.01 s時的波形圖．已知周期T >0.01 s. ①波沿x軸________(填“正”或“負”)方向傳播． ②求波速． 解析：①正． ②由題意知，λ＝8 m t2－t1＝T ① v＝② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得 v＝100 m/s 答案：①正　②100 m/s 14．如下圖所示，實線是某時刻的波形圖象，虛線是0.2 s后的波形圖． (1)若波向左傳播，求它傳播的可能距離． (2)若波向右傳播，求它的最大周期．

15、 (3)若波速是35 m/s，求波的傳播方向． 解析：(1)波向左傳播時，傳播的距離為Δx＝λ＝(n＋)×4 m (n＝0,1,2,3，…) 所以可能距離為3 m、7 m、11 m…… (2)波向右傳播，根據(jù)Δt＝(n＋)T 得T＝＝ s(n＝0,1,2,3，…) 在所有的可能周期中，n＝0時周期最大，即最大為0.8 s. (3)波在0.2 s內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝7 m 傳播的波長數(shù)n＝＝1，可見波形圖平移了λ的距離．由圖知波向左傳播． 答案：(1)(4n＋3) m (n＝0,1,2，…) (2)0.8 s　(3)向左傳播 15. 某時刻的波形圖如圖所示，波沿

16、x軸正方向傳播，質(zhì)點p的坐標x＝0.32 m．從此時刻開始計時． (1)若每間隔最小時間0.4 s重復出現(xiàn)波形圖，求波速． (2)若p點經(jīng)0.4 s第一次達到正向最大位移，求波速． (3)若p點經(jīng)0.4 s到達平衡位置，求波速． 解析：(1)依題意，周期T＝0.4 s，波速 v＝＝ m/s＝2 m/s. (2)波向右傳播Δx＝0.32 m－0.2 m＝0.12 m，p點恰好第一次達到正向最大位移． 波速v＝＝ m/s＝0.3 m/s. (3)波向右傳播Δx＝0.32 m時，p點第一次到達平衡位置，由周期性可知波傳播的可能距離 Δx＝0.32＋n(n＝0,1,2,3，…) 波

17、速v＝＝ m/s＝(0.8＋n) m/s (n＝0,1,2,3，…)． 答案：(1)2 m/s　(2)0.3 m/s (3)(0.8＋n) m/s (n＝0,1,2,3，…) 16．(2012·大綱全國理綜)一單擺在地面處的擺動周期與在某礦井底部擺動周期的比值為k.設(shè)地球的半徑為R.假定地球的密度均勻．已知質(zhì)量均勻分布的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零，求礦井的深度d. 解析：根據(jù)萬有引力定律，地面處質(zhì)量為m的物體的重力為 mg＝G① 式中g(shù)是地面處的重力加速度，M是地球的質(zhì)量．設(shè)ρ是地球的密度，則有 M＝πρR3② 擺長為L的單擺在地面處的擺動周期為 T＝2π③ 若該物體位于礦井底部，則其重力為 mg′＝G④ 式中g(shù)′是礦井底部的重力加速度，且 M′＝πρ(R－d)3⑤ 在礦井底部此單擺的周期為 T′＝2π⑥ 由題意T＝kT′⑦ 聯(lián)立以上各式得 d＝R(1－k2)⑧ 答案：R(1－k2)