专题15机械振动和机械波(测)-2017年高考物理二轮复习讲练测(解析版)

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文档介绍

专题15机械振动和机械波(测)-2017年高考物理二轮复习讲练测(解析版)

专题15机械振动和机械波 ‎【满分:110分时间:90分钟】‎ 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。在每小题给出的几个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)‎ ‎1.一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:()‎ 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。‎ ‎2.如图所示为两个弹簧振子的振动图象.下面的说法中正确的是:()‎ A.甲的振动能量是乙的2倍B.甲的振动频率是乙的2倍 C.乙的振动周期是甲的2倍D.甲、乙的位移不可能同时达到正向最大值 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查了振动图象;要能从图像中直接得到振幅及周期的关系;知道振动的能量的关系式E=kA2。‎ ‎3.设沿x轴方向的一条细绳上有O、A、B、C、D、E、F、G八个点,OA=AB=BC=CD=DE=EF=FG=1 m,质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动,沿x轴方向传播形成横波.t1=0 s时刻,O点开始向上运动,经0.2 s,O点第一次到达上方最大位移处,这时A点刚好开始运动.那么在t2=2.5 s时刻,以下说法中正确的是:()‎ A.B点位于x轴下方 B.A点与E点的位移相同 C.D点的速度最大 D.C点正向上运动 E.这列波的波速为5 m/s ‎【答案】ABE ‎【解析】‎ 由题,时刻,点开始向上运动,经,O点第一次到达上方最大位移处,A点才开始往上运动,则波的周期为,波长为,则波速为,,波从O传到B的时间为,则在时刻质点B已振动的时间为,质点B的起振方向向上,则在时刻质点B点位于 轴下方,故A、E正确;A和E间的距离是,步调总是相同,所以A点与E点的位移相同,故B正确;波传到D点的时间为,在时刻质点D已经振动的时间为,D不在平衡位置,所以D点的速度不是最大,故C错误;波传到C点的时间为,在时刻质点C已经振动的时间为,质点C的起振方向向上,则在时刻质点C点正向下运动,故D错误。‎ ‎【名师点睛】本题要会分析波动形成的过程,根据时间与周期的关系分析质点的运动状态是基本能力,要加强训练,熟练掌握。‎ ‎4.一列沿x轴正方向传播的简谐横波t时刻的波形图象如图所示,已知该波的周期为T,a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点。则下列说法中正确的是:()‎ A.在时,质点c的速度达到最大值 B.在t+2T时,质点d的加速度达到最大值 C.从t到t+2T的时间间隔内,质点d通过的路程为6cm D.t时刻后,质点b比质点a先回到平衡位置 E.从t时刻起,在一个周期的时间内,a、b、c、d四个质点沿x轴通过的路程均为一个波长 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】对于波动过程中质点速度、加速度大小的分析,可根据时间确定出质点的位置判断。‎ ‎5.一列简谐横波在某时刻的波形如图所示,此时刻质点P的速度为,经过它的速度大小、方向第一次与相同,再经过它的速度大小、方向第二次与相同,则下列判断中正确的是:()‎ A、波沿轴负方向传播,波速为 B、波沿轴正方向传播,波速为 C、若某时刻质点M到达波谷处,则质点P一定到达波峰处 D、质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反 E、从图示位置开始计时,在时刻,质点P的位移为 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题在于关键分析质点P的振动情况,确定P点的运动方向和周期.考查把握振动与波动联系的能力。‎ ‎6.图a为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,图b为质点Q的振动图像,则下列说法正确的是:()‎ A、该波的周期是 B、该波的传播速度为 C、该波沿轴的负方向传播 D、时,质点Q的速度方向向下 E、从到,质点P通过的路程为 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ 由图乙知该波的周期是,故A错误;由甲图知波长λ=8m,则波速为:,故B正确;在时,由乙图知质点Q正向下运动,根据波形平移法可知该波沿轴负方向传播,故C、D正确;该波沿轴负方向传播,此时P点正向上运动.从到经过的时间为,由于时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处,所以质点P通过的路程不是,故E错误。‎ ‎【名师点睛】本题有一定的综合性,考察了波动和振动图象问题,关键是会根据振动情况来判断波的传播方向,抓住振动图象和波动图象之间的内在联系.要知道质点做简谐运动时,只有在平衡位置或波峰、波谷处的质点,在周期内振动的路程才是。‎ ‎7.在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200 m/s,已知t=0时波刚好传播到x=40 m处,如图所示。在x=400 m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是:()‎ x/m v ‎20‎ ‎40‎ ‎10‎ ‎30‎ y/cm ‎0‎ ‎10‎ ‎-10‎ A.波源开始振动时方向沿y轴正方向 B.从t=0开始经0.15 s,x=40 m的质点运动的路程为0.6 m C.接收器在t = 1.8 s时才能接受到此波 D.若波源向x轴正方向运动,接收器收到波的频率可能为12 Hz ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是对机械波的传播及多普勒效应的考查;要知道简谐波传播过程中,介质中各质点的起振与波源的起振方向相同.当波源与观察者的距离变化时,观察者接收到的频率将发生改变,产生多普勒效应。‎ ‎8.如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象,下列说法中正确的是:()‎ A.甲、乙两单摆的摆长相等 B.甲摆的振幅比乙摆大 C.甲摆的机械能比乙摆大 D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆 E.由图象可以求出当地的重力加速度 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】由图读出两单摆的周期,由单摆的周期公式分析摆长关系;由位移的最大值读出振幅;由于两摆的质量未知,无法比较机械能的大小;根据加速度与位移方向相反,确定加速度的方向。‎ ‎9.一列沿x轴传播的简谐横波,t=0时刻的波形如图所示,此时质元P恰在波峰,质元Q恰在平衡位置且向上振动.再过0.2s,质点Q第一次到达波峰,则下列说法正确的是:()‎ A.波沿x轴负方向传播 B.波的传播速度为30m/s C.1s末质点P的位移为零 D.质点P的振动位移随时间变化的关系式为x=0.2sin(2πt+)m E.0~0.9s 时间内P点通过的路程为()m ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题要能根据质点的振动过程确定周期,判断波的传播方向是应具备的基本功.质点的振动方程要根据位移和速度方向由数学知识分析函数特征,写出振动方程。‎ ‎10.如图所示,实线是沿轴负方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图,虚线是这列波在时刻的波形图,则下列说法正确的是:()‎ A.这列波的周期可能是0.3‎ B.这列波的波长是12‎ C.=2处的质点在 0.6内振动的路程可能是40‎ D.时,=4处的质点速度沿y轴正方向 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ 由图可知,这列波的波长为12m,选项B正确;在0.2s内波沿x轴负方向传播的距离为(12n+4)m,则波速(n=0、1、2、3....);周期,故这列波的周期不可能是0.3,选项A错误;此波的最大周期T=0.6s,故=2处的质点在 0.6内振动的路程可能是4A=40,选项C正确;由波形图可知,t=0.2s时,=4处的质点速度沿y轴正方向,选项D正确;故选BCD.‎ ‎【名师点睛】本题给出两个时刻的波形图,让从中获取信息求解,关键是找出在0.2s内波向x负方向传播的可能的距离,然后讨论可能的周期;此题题意新颖,有一定难度.在解题是可以通过特殊点来确定,如平衡位置、波峰、波谷等。‎ ‎11.两列简谐横波I和Ⅱ分别沿x轴正方向和负方向传播,两列波的波速大小相等,振幅均为5cm。t=0时刻两列波的图像如图所示,x=-lcm和x=lcm的质点刚开始振动。以下判断正确的是:()‎ x/cm ‎ y/cm A.I、Ⅱ两列波的频率之比为2:1‎ B.t=0时刻,P、Q两质点振动的方向相同 C.两列波将同时传到坐标原点O D.两列波的波源开始振动的起振方向相同 E.坐标原点始终是振动加强点,振幅为l0cm ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是关于机械波的传播问题;要知道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,同时掌握波的干涉的条件;注意不同频率的波相遇时不能形成稳定的干涉图样,某时刻振动加强的位置不是始终加强.‎ ‎12.一列简谐横波在某时刻的波形如图所示,此时刻质点P的速度为v,经过0.2s它的速度大小、方向第一次与v相同,再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同,则下列判断中正确的有:()‎ A. 波沿x轴正方向传播,波速为5 m/s B. 波沿x轴负方向传播,波速为5 m/s C. 质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反 D. 若某时刻质点M到达波谷处,则质点P一定到达波峰处 E. 从图示位置开始计时,在2.2 s时刻,质点P的位移为-20cm ‎【答案】ADE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题在于关键分析质点P的振动情况,确定P点的运动方向和周期.考查把握振动与波动联系的能力.‎ 二、非选择题(本大题共4小题,第13、14题每题10分;第15、16题每题15分;共50分)‎ ‎13.(10分)一列沿着x轴负方向传播的简谐横波,在t1=0.05s时的波形如图所示,其中M、P两质点的平衡位置坐标分别为xM=1.0m、xP=1.2m。已知该波中任何一个质点经过8cm的路程所用的时间均为0.5s,求:‎ ‎(1)质点M的振动周期和简谐运动方程;(2)质点P回到平衡位置的时刻。‎ ‎【答案】(1)T=0.2s,y=Acost=0.8cos10πt(cm)(2)t =(0.1n+0.13)s (n = 0,1,2,…)‎ ‎【解析】‎ ‎(i)由波形图可知,振幅A=0.8cm,波长λ=2m 质点经过8cm的路程为10个振幅,需要的时间为T,即T=0.5s 所以周期T=0.2s,‎ 由波形图可知,质点M在t1=0.05s时刻经过平衡位置且向下振动,则它的振动方程为 y=Acost=0.8cos10πt(cm)‎ ‎(ii)波传播的波速 从t1=0.05s时刻开始,质点P第一次回到平衡位置时,波向x轴负方向传播的距离为 ‎△s = 2.0m-1.2m=0.8m 所用的时间为 所以质点P回到平衡位置的时刻为 t = t1 + △t + =(0.1n+0.13)s (n = 0,1,2,…)‎ ‎【名师点睛】此题是对机械波传播问题的考查;关键是搞清机械波的传播过程中质点的振动的特点,并注意质点振动的重复性和对称性;熟练掌握波长、周期及波速的关系.‎ ‎14.(10分)如图所示,实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0和t=0.06s时刻的波形图,已知在t=0时刻,x=1.5m处的质点向y轴正方向运动。‎ ‎①判断该波的传播方向 ‎②若,求该波的速度大小。‎ ‎【答案】①x轴正方向②‎ ‎【名师点睛】本题是多解问题,关键是会通过波形微平移确定各个质点的振动方向和波动方向;然后由图象得到周期的通项,最后求解传播速度 ‎15.(15分)一列沿着x轴负方向传播的简谐横波,在t1=0.05s时的波形如图所示,其中M、P两质点的平衡位置坐标分别为xM=1.0m、xP=1.2m。已知该波中任何一个质点经过8cm的路程所用的时间均为0.5s,求:‎ ‎(1)质点M的振动周期和简谐运动方程;‎ ‎(2)质点P回到平衡位置的时刻。‎ ‎【答案】(1),(2)‎ ‎(ii)波传播的波速 从t1=0.05s时刻开始,质点P第一次回到平衡位置时,波向x轴负方向传播的距离为 所用的时间为 所以质点P回到平衡位置的时刻为 ‎【名师点睛】此题是对机械波传播问题的考查;关键是搞清机械波的传播过程中质点的振动的特点,并注意质点振动的重复性和对称性;熟练掌握波长、周期及波速的关系.‎ ‎16.(15分)如图所示,均匀介质中两波源、分别位于x轴上、处,质点P位于x轴上处,时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动,振动周期均为,传播速度均为,波源、的振幅均为,则:‎ ‎①经过多长时间,由波源发出的波到达P点?‎ ‎②从至内质点P通过的路程多少?‎ ‎【答案】(1);(2)‎ ‎【名师点睛】该题考查波的传播与叠加,波的叠加满足矢量法则,当振动情况相同则相加,振动情况相反时则相减,且两列波互不干扰。‎ ‎ ‎
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