专题23+选修3-4+机械振动机械波（第01期）-2019年高三物理二模、三模试题分项解析

专题23+选修3-4+机械振动机械波（第01期）-2019年高三物理二模、三模试题分项解析

‎ 专题23 机械振动机械波 ‎2019年高三二模、三模物理试题分项解析（I）‎ 一．选择题 ‎1 (5分) （2019南昌模拟）已知波源的平衡位置在O点，t=0时刻开始做振幅为50cm的简谐振动，频率为20Hz，发出一列横波沿x轴正方向传播，如图所示为P点恰好开始振动时的波形，P、Q两质点平衡位置坐标分别为P(6，0)、Q(28，0)，则下列说法正确的是___________(选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分，每选错一个扣3分，最低得分为0)‎ A.这列波的波速为40m/s B.当t=0.35s时，Q点刚开始振动 C.波源刚开始振动时的运动方向沿－y方向 D.Q点刚开始振动时，P点恰位于平衡位置 E.Q点刚开始振动之前，P点经过的路程为14.0m ‎【参考答案】（1）BCD ‎【命题意图】本题考查波的传播及其相关知识点。‎ ‎【解题思路】由波动频率为20Hz可得周期T=1/f=0.05s。由P点的位置坐标为P(6，0)可知波长λ=4m，这列波的波速为v=λ/T=80m/s，选项A错误；当t=0.35s时，波动传播距离x=vt=80×0.35m=28m，Q点刚开始振动，选项B正确；波源刚开始振动时的运动方向沿－y方向，选项C正确；PQ之间距离为△x=28m-6m=22m，为5个半波长，Q点刚开始振动时，P点恰位于平衡位置，选项D正确；波动从P传播到Q需要5.5个周期，Q点刚开始振动之前，P点经过的路程为s=5.5×4A=5.5×4×0.5m=11.0m，选项E错误。‎ ‎2。（2019高三冲刺模拟）(1)(5分)如图甲所示，O点为振源，OP＝s，t＝0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t＝0时刻开始描绘的质点P的振动图象。下列判断中正确的是___________。(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。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A．t＝0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向 B．t＝t2时刻，P点的振动方向沿y轴负方向 C．t＝t2时刻，O点的振动方向沿y轴正方向 D．这列波的频率为 E．这列波的波长为 ‎【参考答案】ADE ‎【名师解析】由题图乙可知P点先沿y轴正向运动，故振源O在t＝0时刻沿y轴正向运动，故A正确。由题图乙可知，t2时刻P点振动方向沿y轴正向，故B错误。因不知t1与周期T的倍数关系，故不能判断t2时刻O点的振动情况，故C错误。结合题图甲、乙可知，振动从O传到P，用时t1，传播距离为s，故波速为v＝，波的周期为T＝t2-t1，故波的频率为 f＝，波长λ＝vT＝，故D、E正确。‎ ‎3.（2019高三考试大纲调研卷10）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t时刻的波形图像如图所示，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(填正确答案标号，选对一个得2分，选对两个得4分，选对三个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分)（ ）‎ A．在t＋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4 cm 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 ‎【参考答案】（1）（5分）ABD ‎【名师解析】（1）在时，质点c回到平衡位置，速度达到最大值，A正确；由图看出，此时刻波离d 点的距离等于个波长，则波传到d点需要个周期，传到d后d向下起振，在t+2T时，d点到达波峰，加速度达到最大值。从t到t+2T间隔内，质点d运动了，因此通过的路程为，故B正确，C错误；简谐波沿x轴正方向传播，t时刻a、b两点的速度方向均向上，则从t时刻起，质点b比质点a先回到平衡位置。故D正确；t时刻起，在一个周期内，a、b、c、d四个质点并不随着波迁移，通过的路程不是一个波长。故E错误。‎ 故选ABD。‎ ‎4．（5分）（2019全国考试大纲模拟卷1）如图所示，沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为l00m/s，下列说法中正确的是_____（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．图示时刻质点b的加速度正在减小 B．从图示时刻开始，经过0.03s，质点a通过的路程为0.6m C．从图示时刻开姶，再经过0.005s质点b恰好到达波谷 D．若此波遇到另一波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为25Hz E．若发生明显衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m ‎【参考答案】BDE ‎【名师解析】（1）由于波向x轴正方向传播，根据“上下坡”法，知道b质点向下振动，加速度正在增大，故A错误；由题知周期为，从图示时刻开始，经过0.03s，即个周期，质点a通过的路程为3个振幅，即60cm=0.6m，故B正确；从图示时刻开姶，b 质点向下振动，做加速度增大的减速运动，故经过，b质点仍末到达波谷，故C错误；此波的频率为，故此波遇到另一波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为25Hz，故D正确；该波波长，当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，就会发生明显的衍射，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m，故E正确；故选BDE。‎ 二．计算题 ‎1（5分）（2019全国考试大纲调研卷3）一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，‎ ‎①该列波沿x轴传播(填“正向”或“负向”)；‎ ‎②该列波的波速大小为m／s；‎ ‎③若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为多少Hz。‎ ‎【参考答案】(1)①正向； ②1m/s； ③2.5Hz(2) ①‎ ‎②当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块。‎ ‎【名师解析】(1)①由A点的振动图线可知，t=0时质点向下振动，故波沿x轴正向传播；②波速 ‎；③因为此波的频率为2.5 Hz，若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率等于该波的频率2.5 Hz。‎ ‎2．（10分）（2019高三考试大纲调研卷9）一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，介质中x＝6m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为m。求：‎ ⅰ．该波的传播速度；‎ ⅱ．介质中x＝10 m处的质点Q到达波谷的时间。‎ ‎【思路分析】(i)由图读出波长，根据质点P的振动方程，读出，求出周期，即可求得波速．（ii）由于波的传播方向未知，要分向右和向左两种情况研究．利用波形的平移法求时间．‎ ‎【名师解析】(i)由图可知，波长，由质点P的振动方程可知，角速度 则周期 ‎ 故该波的传播速度 ‎（ⅱ）若波沿+x方向传播，t=0时刻，质点Q左侧相邻的波谷在x=-6m处 ‎ 该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间 若波沿-x方向传播，t=0时刻，质点Q右侧相邻的液谷在x=18m处 该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间 ‎【名师点睛】解决本题的关键要掌握波形平移法研究波的传播过程，要注意波的双向性。同时会从波形图中读出波长，由振动方程求出周期，根据求出波速。‎ ‎3.（2019上海青浦区期末）某同学在做“用单摆测当地重力加速度的实验时，‎ ‎（1）摆线偏离竖直方向的角度要控制在　5　度之内；实验中他测得摆线的长度为l0，摆球的直径为d然后记录了单摆完成n次全振动所用时间为t，则重力加速度的表达式g＝　　‎ ‎（用题中物理量的字母表示）‎ ‎（2）（单选题）他在实验中通过改变摆长l并测出相应的周期T，再以T2为纵坐标、l为横坐标，作出T2﹣l图象，但在测量摆长l时没有加小球的半径，由此绘制的图线是图中的　A　‎ ‎（3）如果实验测得的g值偏大，可能的原因是　B　‎ ‎（A）开始计时时，早按秒表 ‎（B）测摆线长度时摆线拉得过紧 ‎（C）摆线上端悬点未圄定，振动中出现松动使摆线长度增大了 ‎（D）实验中误将n次全振动计为n﹣1次全振动 ‎【名师分析】（1）“用单摆测重力加速度”的实验原理是单摆的周期公式T＝2π，据此变形即可得到g的表达式。‎ ‎（2）通过重力加速度的表达式，结合周期或摆长关系分析即可。‎ ‎（3）根据单摆的周期公式列式分析即可。‎ ‎【名师解析】（1）单摆看作简谐振动的条件是摆角要尽量小一些，一般要求摆角小于5°；‎ 据题：单摆的周期 T＝‎ 单摆的周期公式为T＝2π，‎ l＝‎ 联立解得：g＝。‎ ‎（2）根据单摆周期公式，有，故图象的斜率为，不影响g的计算；‎ 但在测量摆长l时没有加小球的半径时，l＝0时对应的周期：．故图A正确，图BCD错误；‎ 故选：A ‎（3）A、开始计时时，早按秒表则时间偏大，周期偏大，根据g＝，重力加速度的测量值偏小。故A错误。‎ B、根据g＝，测摆线长度时摆线拉得过紧，使摆线测量值偏大，知摆长的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏大。故B正确。‎ C、根据g＝，摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长，知摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小。故C错误。‎ D、根据g＝，测量周期时，误将摆球n次全振动的时间t记为了（n﹣1）次全振动的时间，知周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小。故D错误。‎ 故选：B ‎【参考答案】（1）5，；（2）A；（3）B ‎4.（2019上海浦东新区 期末）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，‎ ‎（1）用秒表测时间时为尽量减少误差，应从摆球通过　最低点　（选填“最高点”或“最低点”）时开始计时。‎ ‎（2）某同学在正确操作和测量的情况下，测得周期为T1，得出重力加速度值比当地重力加速度值小，排除了其它因素后发现，是所用摆球的重心不在球心所致，则可以判断重心应该是在球心的　下方　（选填“上方”或“下方”）。于是他将摆线长减小△L，测得单摆振动周期为T2，由此可得到比较准确的重力加速度表达式是　　。‎ ‎（3）为了更准确测量，他测出多组摆长L和振动周期T，得出如图所示图象，则图象的纵轴表示　T2　；由图象求出的重力加速度g＝　9.81　m/s2．（小数点后保留两位）‎ ‎【名师分析】（1）单摆在最低点时计时误差较小。‎ ‎（2）根据单摆的周期公式分析误差产生的原因，分析计算加速度的方法。‎ ‎（3）根据单摆的周期公式得出T2﹣L的关系式，结合图线的斜率求出重力加速度。‎ ‎【名师解析】（1）因为摆球在最低点的速度最快，所以在最低点作为计时起点误差最小。‎ ‎（2）根据T＝得：g＝‎ 可知，若得出重力加速度值比当地重力加速度值小，排除了其它因素后，一定是摆长L的测量值偏小，如果是所用摆球的重心不在球心所致，则可以判断重心应该是在球心的下方。‎ 开始时：‎ 于是他将摆线长减小△L，测得单摆振动周期为T2，则：‎ 联立可得：g＝‎ ‎（3）根据：T＝得，，得出如图所示图象，则图象的纵轴表示T2；‎ 图线的斜率k＝，‎ 解得：g＝9.81m/s2。‎ ‎【参考答案】（1）最低点；‎ ‎（2）下方，；‎ ‎（3）T2，9.81（或9.82）‎ ‎【点评】解决本题的关键知道实验的原理，以及实验中应该的注意的事项以及误差形成的原因，掌握单摆的周期公式，并能灵活运用。‎ ‎5.（2019高考大纲模拟卷11）一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，介质中x＝6‎ ‎ m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝0.2cos 4πt(m)．求：‎ ‎ ‎ ‎①该波的传播速度；‎ ‎②从t＝0时刻起，介质中x＝10 m处的质点Q第一次到达波谷经过的时间．‎ ‎【参考答案】（10分）①λ＝8 m; ②相互减弱；③如解析所示 ‎【名师解析】‎ ‎(2)①由题图可知，波长λ＝24 m，由质点P的振动方程可知，角速度ω＝4π rad/s 则周期T＝＝0.5 s 故该波的传播速度v＝＝48 m/s ‎②若波沿x轴正方向传播，t＝0时刻，质点Q左侧相邻的波谷在x＝－6 m处 该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间t＝＝ s 若波沿x轴负方向传播，t＝0时刻，质点Q右侧相邻的波谷在x＝18 m处 该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间t′＝＝ s.‎