专题14 机械振动与机械波（押题专练）-2019年高考物理二轮复习精品资料

专题14 机械振动与机械波（押题专练）-2019年高考物理二轮复习精品资料

‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．机械波可以在真空中传播 B．波从一种介质进入另一种介质时，频率保持不变 C．机械波的频率越高，在介质中的传播速度越大 D．两列波发生稳定的干涉现象，则两列波的频率必然相同 E．光的偏振现象说明光波是横波 ‎【答案】BDE　‎ ‎2．如图所示，一质点在x轴上以O为平衡位置做简谐运动，其振幅为8 cm，周期为4 s，t＝0时物体在x＝4 cm处，向x轴负方向运动，则(　　)‎ A．质点在t＝1.0 s时所处的位置为x＝＋4 cm B．质点在t＝1.0 s时所处的位置为x＝－4 cm C．由起始位置运动到x＝－4 cm处所需的最短时间为 s D．由起始位置运动到x＝－4 cm处所需的最短时间为 s ‎【答案】BC　‎ ‎【解析】由题意可知，质点振动的角速度ω＝＝ rad/s，因t＝0时，x＝4 cm，所以质点的振动方程为x＝8sincm，当t＝1 s时，x＝8sin cm＝－4 cm，B正确．当x＝－4 cm时，sin＝－，t的最小值为 s，C正确．‎ ‎3.如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．两列波具有相同的波速 B．此时b波上的质点Q正向上运动 C．一个周期内，Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍 D．在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动 E．a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样 ‎【答案】ABD　 学#￥科网 ‎【解析】机械波的传播速度由介质决定，故波速相同，A正确．由质点P的振动方向可知，波沿x轴 ‎4．如图所示，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t ＝ 0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3 cm，周期为0.2 s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05 s开始振动．t ＝ 0.25 s时，x轴上距e点2.0 m的某质点第一次到达最高点，则(　　)‎ A．该机械波在弹性介质中的传播速度为8 m/s B．该机械波的波长为2 m C．图中相邻质点间距离为0.5 m D．当a点经过的路程为9 cm时，h点经过的路程为12 cm E．当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方 ‎【答案】BCD　‎ ‎【解析】波刚传到x＝2 m处的质点时，质点开始向上做简谐运动，再经周期(0.05 s)到达最高点，所以波传到e点的时间恰好为一个周期(0.2 s)，波长λ＝2.0 m，B正确．波速v＝＝10 m/s，A错误．相邻质点间的距离Δx＝v·Δt＝0.5 m，C正确．各相邻质点的振动依次落后周期，所以质点a的振动要比质点h落后 周期，路程少3 cm，D正确．同理，b点在平衡位置向下振动时，c点已到达负的最大位移处，E错误．‎ ‎5．一列简谐横波沿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＝0.6 s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(　　)‎ A．这列波的周期T＝0.8 s B．当t＝0.6 s时质点a速度沿y轴负方向 C．质点c在这段时间内沿x轴正方向移动了3 m D．质点d在这段时间内通过的路程为20 cm E．t＝0.6 s时，质点e将要沿y轴正方向运动 ‎【答案】ADE　‎ ‎【解析】由两个时刻的波形可知，在0.6 s内波传播的距离x＝λ，经历的时间为T，即T＝0.6 s，T＝‎ ‎6．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象．质点Q的平衡位置位于x＝3.5 m，下列说法正确的是(　　)‎ A．在0.3 s时间内，质点P向右移动了3 m B．这列波的传播速度是20 m/s C．这列波沿x轴正方向传播 D．t＝0.1 s时，质点P的加速度大于质点Q的加速度 E．t＝0.45 s时，x＝3.5 m处的质点Q到达波谷位置 ‎【答案】CDE　‎ ‎【解析】根据波的传播特点可知，A错误．由乙图可知，t＝0时刻质点的速度向上，结合图甲在该时 ‎7．如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz，现在长绳的两端分别有一振源P、Q，同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是(　　)‎ A．由P振源产生的波先到达弹簧处 B．由Q振源产生的波先到达弹簧处 C．两列波可能形成干涉 D．由Q振源产生的波的波速接近4 m/s E．绳上会出现振动位移大小为2A的点 ‎【答案】ADE 学#￥科网　‎ ‎【解析】由波形图可知，P振源的起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达振动系统的是P波，A正确，B错误．由波形图可知，λP＝1 m，λQ＝2 m，而波速v是相同的，所以两列波的频率不同，不可能产生干涉，C错误．Q波到达振子的位置，且产生较强的振动，故Q的振动频率接近2 Hz，则波速v＝λQ·f＝2×2 m/s＝4 m/s，D正确．当两列波的波峰和波峰相遇，或波谷和波谷相遇时，会出现振动位移大小为2A的点，E正确．‎ ‎8.振动周期为T，振幅为A，位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是(　　)‎ A.振幅一定为A B.周期一定为T C.速度的最大值一定为v D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离 E.若P点与波源距离s＝vT，则质点P的位移与波源的相同 ‎【答案】ABE ‎【解析】波传播过程中，各振动质点的振动周期、振幅相同，则知质点P振动的振幅一定为A，周期 ‎9.如图3所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图，M为绳上x＝0.2 m处的质点，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A.图示时刻质点M的速度为零 B.M点是振动加强点 C.甲波的传播速度v1比乙波的传播速度v2大 D.由图示时刻开始，再经甲波的周期，质点M将位于波峰 E.位于原点的质点与M点的振动方向总是相反的 ‎【答案】BDE ‎【解析】质点M是两列波的波谷或波谷相遇点，振动始终加强，速度不为零，故A错误，B正确；波速由介质的性质决定，两列波均沿绳传播，同种介质，则波速相等，故C错误；甲向右传播，由波形平移法知，图示时刻M点正向下运动，再经甲波的周期，M将处于波峰，故D正确；位于原点的质点与M点相距半个波长，振动方向总是相反，故E正确. 学科￥%网 ‎10.如图4甲所示为一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，图乙为该波上A质点的振动图象，则下列判断正确的是(　　)‎ ‎　‎ 图4‎ A.这列波的波速为2.5 m/s B.这列波沿x轴负方向传播 C.质点A在0.2 s内通过的路程一定为20 cm D.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2.5 Hz E.若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40 cm小很多 ‎【答案】BCD ‎【解析】由图象知：T＝0.4 s，λ＝0.4 m，则波速为v＝＝ m/s＝1 m/s，故A错误；由图乙知：t＝‎ ‎11．[多选]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1 s后它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断正确的是(　　)‎ A．波沿x轴负方向传播，且周期为1.2 s B．波沿x轴正方向传播，且波速为‎10 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N速度为零，则质点Q速度一定为零 E．从图示位置开始计时，在3 s时刻，质点M偏离平衡位置的位移y＝－‎‎10 cm ‎【解析】选ADE　根据题图所示时刻质点P的速度为v，经过1 s 它的速度大小、方向第一次与v相同，质点P运动到关于平衡位置对称的位置，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同时，回到原来位置，完成一次全振动，则质点P振动的周期(即波的周期)T＝1.2 s，根据回到对称点时间长，从对称点回到原来位置时间短，可判断初始质点P在向下振动，据此可知波沿x轴负方向传播，由题图可得波长为‎12 m，易知波速为‎10 m/s，A正确，B错误；M、Q之间的距离不是的奇数倍，不属于反相点，故振动步调不总是相反，C错误；N、Q之间的距离为，为反相点，若某时刻质点N速度为零，质点Q速度一定为零，D正确；从题图所示位置开始计时，在3 s时刻即经过了T，根据振动的对称性可得质点M在y＝－‎‎10 cm ‎ 处，E正确。‎ ‎12．[多选]一列简谐横波沿x轴的负方向传播，振幅为‎4 cm，周期为T。已知在t＝0时刻波上平衡位置相距‎40 cm的两质点a、b的位移都是‎2 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴正方向运动，如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该列简谐横波波长可能为‎7.5 cm B．该列简谐横波波长可能为‎3 cm C．质点a振动周期是1.2 s D．当质点a的位移为＋‎4 cm时，质点b的位移为0‎ E．在t＝时刻质点b的位移是－‎‎4 cm ‎【解析】选ABE　设质点的起振方向向上，根据质点振动方程y＝Asin ωt，t＝0时对质点a、b有2＝‎ ‎13．[多选]一列沿x轴正方向传播的机械波，波速为‎4 m/s，t＝0时刻波形如图所示，下面说法正确的是(　　)‎ A．这列波传播的周期为2 s B．平衡位置为x＝‎10 m处的质点起振方向为竖直向下 C．平衡位置为x＝‎3.5 m处的质点在t＝0到t＝时间段内路程等于‎2 cm D．t＝9 s时，平衡位置为x＝‎3.5 m处的质点正在向下振动 E．平衡位置为x＝‎4 m处的质点位移总是和平衡位置为x＝‎8 m处的质点位移相同 ‎【解析】选ABD　由题图可知λ＝‎8 m，故这列波传播的周期为T＝＝ s＝2 s，A正确；波上所有质 ‎14．如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d＝‎0.4 m，质点P的振动图象如图乙所示，已知t＝0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰。求：‎ ‎(1)波速；‎ ‎(2)质点Q下一次出现在波谷的时间。‎ ‎【答案】(1)‎4 m/s或‎2 m/s或 m/s　(2)0.05 s或0.15 s 学&*科网 ‎【解析】(1)由题图乙可得该波的周期T＝0.2 s 若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，即λ＝‎0.8 m，波速v＝＝‎4 m/s 若P、Q间有一个波谷，P、Q间距离等于一个波长，即λ＝‎0.4 m，波速v＝＝‎2 m/s 若P、Q间有两个波谷，则λ＝‎0.4 m，即λ＝ m，波速v＝＝ m/s。‎ ‎(2)t＝0时刻，质点P向下振动，经过0.05 s到波谷处，经过0.15 s到波峰处 若P、Q间距为一个波长，P、Q会同时出现在波谷处，则质点Q下一次出现在波谷的时间是t＝0.05 s 若P、Q间距为半波长的1倍或3倍，质点Q在波谷时，质点P在波峰，则质点Q下一次出现在波谷的时间是t＝0.15 s。‎ ‎15．A和B是一列简谐横波上平衡位置相距x＝‎3 m的两个质点，某时刻，质点A 到达平衡位置正向上振动，而质点B刚刚从平衡位置开始起振，且二者之间只有一个波谷，经过时间t＝0.6 s质点B第一次到达波峰。‎ ‎(1)画出B刚开始起振时A、B两质点间的波形，并在图中标出B质点此时的振动方向；‎ ‎(2)求该波波速的可能大小。‎ ‎【答案】(1)见解析图　(2)‎7.5 m/s或‎1.25 m/s ‎【解析】(1)根据题意，B开始起振时，A已经在振动，说明传播方向为A到B。A、B两质点间的波形 ‎16．如图甲所示，在光滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值，拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出F－t图象，现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图象．‎ ‎(1)滑块做简谐运动的回复力是由________提供的；‎ ‎(2)由图乙所示的F—t图象可知，滑块做简谐运动的周期为________s；‎ ‎(3)结合F—t图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为________．‎ ‎【答案】(1)弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力(或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合力)　(2)0.4　(3)(每空2分) 学&*科网 ‎【解析】 (1)滑块的回复力由滑块所受各力沿振动方向的分力的合力提供，即弹簧的弹力和重力沿斜面 ‎17．一列简谐横波沿＋x轴方向传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的4个质点，t＝0时刻波刚好传播B点．质点A的振动图象如图乙所示，则：‎ ‎(1)该波的传播速度是多大？‎ ‎(2)从t＝0到t＝1.6 s，质点P通过的路程为多少？‎ ‎(3)经过多长时间质点Q第二次到达波谷？‎ ‎【答案】(1)25 m/s　(2)16 m　(3)3.8 s ‎【解析】(1)由题图可知该波的波长λ＝20 m (1分)‎ 由题图乙可知，该波的周期T＝0.8 s (1分)‎ 传播速度v＝＝25 m/s (2分)‎ ‎(2)从t＝0到t＝1.6 s，质点P通过的路程 s＝2×4A＝16 m (4分)‎ ‎(3)质点P、Q的平衡位置之间的距离 L＝85 m－10 m＝75 m (2分)‎ 由L＝vt，解得t＝3 s (2分)‎ 即通过3 s质点Q第一次到达波谷，经过3.8 s质点Q第二次到达波谷．(3分)‎ ‎18．如图甲所示，在某介质中波源A、B相距d＝20 m，t＝0时两者开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，所形成的波的传播速度都为v＝1.0 m/s，开始阶段两波源的振动图象如图乙所示．‎ ‎(1)求距A点1 m处的P质点，在t＝0到t＝22 s内所经过的路程．‎ ‎(2)求在t＝0到t＝16 s内从A发出的半个波前进过程中所遇到的波峰个数．‎ ‎【答案】(1)128 cm　(2)6‎ ‎19．一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平衡位置相距5.5 m，其振动图象如图所示，实线为P点的振动图象，虚线为Q点的振动图象，求：‎ ‎(1)该波的波长；‎ ‎(2)该波的最大传播速度． 学……&科网 ‎【答案】(1) m(n＝0、1、2、3、…)　(2)6 m/s ‎20.一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图6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：‎ 图6‎ ‎(1)该波的传播速度；‎ ‎(2)介质中x＝10 m处的质点Q第一次到达波谷的时间.‎ ‎【答案】(1)48 m/s　(2) s或 s ‎ ‎