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- 2021-05-14 发布
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G单元 机械振动和机械波
G1 机械振动
14.G1 [2012·重庆卷] 装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示.将试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时,在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动.若取竖直向上为正方向,则以下描述试管振动的图象中可能正确的是( )
14.D [解析] 根据题中规定的正方向,开始计时时刻位移为正的最大值,由于简谐运动的图象是正弦或余弦曲线,可知D正确.
17.G1 [2012·北京卷] 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动,取平衡位置O为x轴坐标原点.从某时刻开始计时,经过四分之一周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度.能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是( )
A B C D
17.A [解析] 由题目“经过四分之一周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度”可知,在四分之一周期时,振子在负的最大位移处,A项正确,B、C、D项错误.
G2 机械波
16.G2[2012·浙江卷] 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波.某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置.下列说法正确的是( )
A.a、b两点之间的距离为半个波长
B.a、b两点振动开始时刻相差半个周期
C.b点完成全振动次数比a点多一次
D.b点完成全振动次数比a点少一次
16.D [解析] 由图可知,a、b两点之间的距离为一个波长,振动开始时刻相差一个周期,a点离波源近,完成全振动的次数比b点多一次,故选项A、B、C错误,选项D正确.
25.G2[2012·全国卷]一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k.设地球的半径为R.假定地球的密度均匀.已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,求矿井的深度d.
25.[解析] 根据万有引力定律,地面处质量为m的物体的重力为
mg=G①
式中g是地面处的重力加速度,M是地球的质量.设ρ是地球的密度,则有
M=πρR3②
摆长为L的单摆在地面处的摆动周期为
T=2π③
若该物体位于矿井底部,则其重力为
mg′=④
式中g′是矿井底部的重力加速度,且
M′=πρ(R-d)3⑤
在矿井底部此单摆的周期为
T′=2π⑥
由题意
T=kT′⑦
联立以上各式得
d=R(1-k2)⑧
12. G2 [2012·江苏卷](3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3.5 km/s的S波,另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波.一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min.假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1.2 s, 求震源与监测点之间的距离x 和S 波的波长λ.
[答案] (3)4.2 km
[解析] (3)设P波的传播时间为t,则x=vPt,x =vS(t+Δt)
解得x=Δt,代入数据得x=1260 km
由λ=vST,解得λ=4.2 km
13.G2 [2012·福建卷] 一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图象如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( )
甲 乙
A.沿x轴负方向,60 m/s
B.沿x轴正方向,60 m/s
C.沿x轴负方向,30 m/s
D.沿x轴正方向,30 m/s
13.A [解析] 根据波的形成原理“先振动的质点带动邻近的后振动的质点”,由甲图可知P点正向下振动,比P点先振动的点应该在P点下方,即P点右侧的点先振动,所以波应沿x轴的负方向传播.由甲图可知波长λ=24 m,由乙图可知周期T=0.4 s,所以波速v== m/s=60 m/s.
图1
15.G2[2012·安徽卷] 一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时波形如图1所示,已知波速为10 m/s,则t=0.1 s时正确的波形应是图2中的( )
A B
C D
图2
15.C [解析] 由题意可知,波长 λ=4 m,波速v=10 m/s,则波的周期T==0.4 s,经过0.1 s后,波应该向正方向传播个波长,即向正方向平移个波长,则C正确.
G3 实验:用单摆测定重力加速度
G4 机械振动与机械波综合
20.G4[2012·全国卷] 一列简谐横波沿x轴正方向传播,图(a)是t=0时刻的波形图,图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象.由此可知,这两质点平衡位置之间的距离可能是( )
(a) (b) (c)
图3
A. m B. m C.1 m D. m
20.BD [解析] 因为sin=,(c)图中质点的位移是-0.05 m,恰好是最大值的一半,所以该质点的平衡位置距离波形图上的x=1或x=2的位置一定是 m,又因为从(c)图看,该质点在t=0时向下运动,因此其平衡位置的坐标必是2 m- m= m,与左波峰的平衡位置的距离是 m-0.5 m= m,B正确,与右波峰的平衡位置的距离是 m+0.5 m= m,D正确.
7.G4 [2012·天津卷] 沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,M为介质中的一个质点,该波的传播速度为40 m/s,则t= s时( )
A.质点M对平衡位置的位移一定为负值
B.质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C.质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D.质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
7.CD [解析] 由波形图可读出该波的波长为4 m,由λ=vT知该机械波的周期T=0.1 s,故t= s=T.由于机械波沿x轴正方向传播,所以t=0时刻质点M运动方向沿y轴正方向,经T时间,质点M的速度方向沿y轴负方向,对平衡位置的位移方向仍沿y轴正方向,加速度方向沿y轴负方向,故选项C、D正确.
19.G4 [2012·四川卷] 在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为2 m/s,振幅为A.M、N是平衡位置相距2 m的两个质点,如图所示.在t=0时,M通过其平衡位置沿y轴正方向运动,N位于其平衡位置上方最大位移处.已知该波的周期大于1 s.则( )
A.该波的周期为 s
B.在t= s时,N的速度一定为2 m/s
C.从t=0到t=l s,M向右移动了2 m
D.从t= s到t= s,M的动能逐渐增大
19.D [解析] 设波长为λ,根据题意,(n+)λ=2 m,结合v=,得T= s>1 s,所以n=0,T= s,A错误;质点振动速度与波速无必然联系,B错误;波传播过程中,质点并不随波迁移,C错误;从 s到 s ,质点M从波峰向平衡位置运动,速度变大,动能变大,D正确.
37.G4(1)[2012·山东卷] 一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m、x=4 m处.从t=0时刻开始计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰.
①求波速.
②写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程).
37.(1)[解析] ①设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由图象知λ=4 m.由题意知
t=3T+T①
v=②
联立①②式,代入数据得
v=1 m/s③
②质点P做简谐运动的表达式为
y=0.2 sin(0.5πt) m④
34.(1)G4[2012·课标全国卷] 一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30 m处的质点的振动图线如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴______(填“正向”或“负向”).已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为________ m.
图(a) 图(b)
图12
34.(1)[答案] 正向 0.8
[解析] 由(b)图知:x=0.30 m处的质点在t=0时刻的运动方向沿y轴正向,又由题意可知:0.3 m=+,该波的波长为λ=0.8 m.
1.2012·河南调研在探究波的形成过程中,某同学用手抓住绳子一端上下振动,形成了向右传播的波.此波可看成简谐波,波的传播速度为v,周期为T.下列说法正确的是( )
A.简谐波的传播速度与振动的振幅无关
B.绳中质点振动的最大速度等于波的传播速度
C.绳中相距为的两个质点的振动位移总是相同
D.离手距离分别为x1、x2(x2>x1)的两个质点,开始振动的时间差为
1.B [解析] 猛推杆的过程可以看成是一个绝热过程,故Q=0,而压缩气体,气体体积减小,外界对气体做功,故W>0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知ΔU>0,气体内能增加,温度升高,故C、D错误;T增大、V减小,由理想气体状态方程=C知p增大,故A错误、B正确.
2.2012·宜川联考一列简谐横波沿x轴传播.t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距1 m,A点速度沿y轴正方向;t=0.02 s时,质点A第一次到达正向最大位移处.由此可知( )
A.此波沿x轴负方向传播
B.此波的传播速度为25 m/s
C.从t=0时起,经过0.04 s,质点A沿波传播方向迁移了1 m
D.在t=0.04 s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向
2.A [解析] 当两个分子间的距离r=r0时,分子间作用力为0,分子势能最小,选项A正确;布朗运动是悬浮在液体中的花粉小颗粒的无规则运动,它是液体分子不停地撞击花粉小颗粒造成的,反映了液体内部分子运动的无规则性,
而不是花粉小颗粒内部分子的无规则运动,选项B错误;计算油酸分子直径的公式d=中的V指的应该是一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积,选项C错误;气体的压强不仅与气体的温度有关,还和气体的体积有关,选项D错误.