高三物理复习资料机械振波和机械波高考真题模拟新题有详解 8页

G单元　机械振动和机械波 G1　机械振动 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎12．[·江苏物理卷] 【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答，若三题都做，则按A、B两题评分．‎ B．(选修模块3－4)(12分)‎ ‎(3)G1[·江苏物理卷] 将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块．将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T.‎ ‎(3)G1[·江苏物理卷] 【答案】 T＝2π ‎【解析】 单摆周期公式T＝2π，且kl＝mg 解得T＝2π.‎ G2　机械波 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎34．[·课标全国卷] G2(1)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】 简谐运动的能量取决于其振动的振幅，由于波传播过程中无能量损失，故其振幅A不变，A正确；机械波的周期等于各质点振动的周期，B正确；质点P振动的速度在y轴方向上，而波沿x轴正向传播，其传播速度不同于波上质点的振动速度，C错误；质点P的起振方向与波源的起振方向相同，沿y轴正向开始振动，D错误；若P点与波源距离s＝vT，则P点与波源正好相距一个波长，故质点P的位移与波源的相同，E正确．‎ ‎16．G2[·四川卷] 如图1－4为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则(　　)‎ 图1－4‎ A．1 cm＜x＜3 cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动 B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向 C．Q处的质点此时正在波峰位置 D．Q处的质点此时运动到P处 ‎【解析】 B　当t＝0时，Q点沿y轴正方向运动，当此状态传到P点时，此时波应向左传播λ＋nλ，根据振动方向与波传播方向的关系，由“微平移法”可知：1～2 cm范围内的质点正在向y轴正方向运动，2～3 cm范围内的质点正在向y轴负方向运动，A错误；Q处质点此时在波谷处，C错误；根据a＝－可知，位移x沿y轴负方向，加速度a沿y轴正方向，B正确；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，D错误．‎ ‎21．G2[·全国卷] 一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2 m，振幅为A.当坐标为x＝0处质元的位移为－A且向y轴负方向运动时，坐标为x＝0.4 m处质元的位移为A.当坐标为x＝0.2 m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x＝0.4 m处质元的位移和运动方向分别为(　　)‎ A．－A、沿y轴正方向 B．－A、沿y轴负方向 C．－A、沿y轴正方向 D．－A、沿y轴负方向 ‎【解析】 C　根据题意，画出此时坐标为波形图，可以看到，此时坐标为x＝0.2 m处的质元正在平衡位置且向y轴负方向运动．再经过半个周期，坐标为x＝0.2 m处的质元回到平衡位置且向y轴正方向运动，在这半个周期当中，坐标为x＝0.4 m处的质元已经过了波谷且正在向着平衡位置运动，根据简谐运动的对称性，此时的位移与半个周期之前的位移大小相等．所以C正确．‎ ‎37．G2[·山东卷] (物理—物理3－4)‎ ‎(1)如图1－20所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01 s时的波形图．已知周期T＞0.01 s.‎ ‎①波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播．‎ ‎②求波速．‎ 图1－20‎ ‎　　　图1－21‎ ‎【答案】 ①正　②100 m/s ‎【解析】 ①沿着波的传播方向，质点处在上坡的位置的则向下运动，处在下坡位置的则向上运动．P点向下运动，所以波向正方向传播．‎ ‎②由题意知，λ＝8 m t2－t1＝T①‎ v＝②‎ 联立①②式，代入数据解得 v＝100 m/s ‎(2)如图1－21所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.‎ ‎①求介质的折射率．‎ ‎②折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射．‎ ‎【答案】 ①　②不能 ‎【解析】 依题意作出光路图．‎ ‎①由几何知识可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°‎ 根据折射定律得 n＝ 代入数据解得 n＝ ‎②由图可知，到达M点的光线的入射角为30°，临界角C＝arcsin＝arcsin＞30°，故不能发生全反射．‎ ‎7．G2[·天津卷] 位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动．A刚好完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示．B是沿波传播方向上介质的一个质点，则(　　)‎ 图3‎ A．波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向 B．此后的周期内回复力对波源A一直做负功 C．经半个周期时间质点B将向右迁移半个波长 D．在一个周期时间内A所受回复力的冲量为零 ‎7．[·天津卷] ABD　【解析】 如图所示，此时波恰好传播到C点，由“上下坡”法可知，质点C正向下振动，由于“任意质点的起振方向相同”，波源A开始振动时沿y轴负方向，A正确；此后周期内，质点A由平衡位置向下振动，回复力向上，速度向下，回复力做负功，B正确；质点只能“上下振动”，不能“随波逐流”，C错误；由动量定理I＝Δp＝0，D正确．‎ G3　实验：用单摆测定重力加速度 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎19．(1)G3[·福建卷] (1)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：‎ ‎①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图1－7所示，则该摆球的直径为________ cm.‎ ‎②小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是__________．(填选项前的字母)‎ 图1－7‎ A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为 C．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 ‎19．(1)G3[·福建卷] 【答案】 ①0.97(0.96或0.98)　②C ‎【解析】 ①游标卡尺读数方法：‎ 主尺读数＋对齐格数×精确度 ‎9 mm＋7×0.1 mm＝9.7 mm＝0.97 cm ‎②单摆最大摆角为5°，A错；通过最低点100次的时间为50个周期，所以T＝，B错；摆球密度较小时，摆球重力没有远远大于其所受的空气阻力，空气阻力不可忽略，实验误差大，D错．‎ G4　机械振动与机械波综合 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎17．G4[·重庆卷] 介质中坐标原点O处的波源在t＝0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图1－2所示．下列能描述x0处质点振动的图象是(　　)‎ 图1－2‎ ‎　　　　　A　　　　　　　　　　　　　B ‎　　　　　C　　　　　　　　　　　　　D 图1－3‎ ‎17．G4[·重庆卷] C　【解析】 由波动图象知，L处质点的振动方向沿y轴负方向，故x0处质点起振方向沿y轴负方向，A、B错误；又由波动图象知，t0时刻x0处质点沿y轴负方向运动，C正确，D错误．‎ ‎16．G4[·北京卷] 介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　)‎ A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D．它的振动频率等于波源的振动频率 ‎16．G4[·北京卷] D　【解析】 简谐机械波传播时，质点做简谐运动，振动速度时刻发生变化，波的传播速度v＝，这两个速度是不一样的，A项错误．横波质点振动的方向与波传播的方向垂直，纵波质点振动的方向和波传播的方向在同一条直线上，B项错误．质点振动时，一个周期内走过的路程等于振幅的四倍，C项错误．波在传播的过程中，所有质点振动的频率都等于波源的频率，D项正确．‎ ‎1．【·承德模拟】一列简谐横波沿x轴正方向传播，某一时刻的波形图如图X28－1所示，此时质点P、S跟质点Q、R的振动位移大小相等、方向相反．由图X28－1可知，在此后的任一时刻(　　)‎ 图X28－1‎ A．质点P和S的振动加速度大小和方向总相同 B．质点P和Q的振动位移大小总相同、方向总相反 C．质点P和S的振动速度大小和方向总相同 D．质点P和R的振动加速度大小总相同、方向总相反 ‎1．D　【解析】 由波动图象可得，P、R两点相隔半个波长，所以在振动过程中的位移、加速度总是大小相等、方向相反，故只有D对．‎ ‎2．[·甘肃模拟]如图X28－3所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2 m/s.则以下说法正确的是(　　)‎ 图X28－3‎ A．质点P此时刻的振动方向沿y轴负方向 B．P点振幅比Q点振幅小 C．经过Δt＝4 s，质点P将向右移动8 m D．经过Δt＝4 s，质点Q通过的路程是0.4 m ‎2．AD　【解析】 波沿x轴正方向传播，此时刻质点P左边的点在其下方，故其振动方向沿y轴负方向，A对；P点振幅与Q点振幅相同，B错；质点不随波迁移，C错；T＝＝2 s，所以4 s为两个周期，Q通过的路程等于8A＝8×5 cm＝0.4 m，D对．‎ ‎3．[·西城模拟]振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t＝0时刻绳上形成的波形如图X28－4所示．规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图象是图X28－5中的(　　)‎ 图X28－4‎ A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 图X28－5‎ ‎3．B　【解析】 由绳上形成的波形可知，P点开始时向下振动，故B正确．‎ 图X28－5‎ ‎4．[·湖北模拟]如图X28－6甲所示，一条水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q′、P′、O、P、Q质点，相邻两质点间距离为1 m, t＝0时刻质点O从平衡位置开始沿y轴正方向振动，并产生分别向左向右传播的简谐横波，质点O振动图象如图乙所示，当质点O第一次达到正方向最大位移时刻，质点P刚开始振动，则下列说法正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　　乙 图X28－6‎ A．这列波的波长为2 m，传播速度为2 m/s B．当质点Q′第二次达到正向最大位移时，质点O已经走过35 cm路程 C．t＝3 s时，质点P、P′均在平衡位置且向上运动 D．t＝2 s时，质点P位于波峰，质点P′则位于波谷 ‎4．B　【解析】 由乙图可得，T＝4 s，由当质点O第一次达到正方向最大位移时，质点P刚开始振动，可知λ＝4 m，传播速度v＝＝1 m/s，A错；质点Q′第二次达到正向最大位移需要1T＝7 s，质点O已经走过的路程为7A＝35 cm，B对；1 s的时间，振动传到P、P′处，再过1 s，两质点均达到波峰，再过1 s的时间，两质点均经平衡位置向下运动，C、D均错．‎ ‎5. [·苏州模拟]一列简谐横波沿x轴传播，如图X28－7甲、乙所示分别为传播方向上相距3 m的两质点的振动图象，则波的传播速度大小可能为(　　)‎ 图X28－7‎ A．30 m/s　　　　　　　　B．20 m/s C．15 m/s　　　　　　　　D．5 m/s ‎5．A　【解析】 由t＝0时振动图象可得如图所示的波的形状，考虑到周期性，x＝λ＋nλ(n ‎＝0,1,2，…)，λ＝＝ m，v＝＝ m/s＝ m/s，分析知A正确．‎ ‎6．[·莱芜模拟]一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x1＝0和x2＝1 m两处质点的振动图线分别如图X28－8甲、乙所示，求此波的传播速度．‎ 图X28－8‎ ‎6．【解析】 由所给出的振动图象可知周期T＝4×10－3 s.‎ 由题图可知，t＝0时刻，x1＝0的质点P(其振动图象即为图甲)在正最大位移处，x2＝1的质点Q(其振动图象即为图乙)在平衡位置向y轴负方向运动，所以当简谐波沿x轴正向传播时，PQ间距离为(n＋)λ1，当波沿x轴负方向传播时，PQ间距离为(n＋)λ2，其中n＝0,1,2…‎ 因为(n＋)λ1＝1 m，所以λ1＝ m 因为(n＋)λ2＝1 m，所以λ2＝ m 波沿x轴正向传播时的波速v1＝＝ m/s(n＝0,1,2…)‎ 波沿x轴负向传播时的波速v2＝＝ m/s(n＝0,1,2…)‎