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  • 2021-05-24 发布

2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题7 机械振动和机械波

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‎ 专题7 机械振动和机械波 ‎1.[2016·海南卷 [物理——选修344分]‎ ‎(1)(4分)下列说法正确的是________________。‎ A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变 C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小 D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向 答案:ABD 解析:在同一地点,重力加速度g为定值,根据单摆周期公式可知,周期的平方与摆长成正比,故选项A正确;弹簧振子做简谐振动时,只有动能和势能参与转化,根据机械能守恒条件可知,振动系统的势能与动能之和保持不变,故选项B正确;根据单摆周期公式可知,单摆的周期与质量无关,故选项C错误;当系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,故选项D正确;若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置,知道周期后,可以确定任意时刻运动速度的方向,若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置,则无法确定,故选项E错误。‎ ‎2.[2016·北京卷6分] 如图1所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,建立Ox轴.向右为x轴正方向.若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为(  )‎ 图1‎ 图1‎ 答案:A ‎ 解析: 弹簧振子的初始位置N点位于x轴的正向位移处.选项A正确,选项B、C、D不正 确.‎ ‎3.(2016年上海卷20题4分)甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播,波速为2m/s,振幅相同;某时刻的图像如图所示。则 ‎(A)甲乙两波的起振方向相反 ‎(B)甲乙两波的频率之比为3:2‎ ‎(C)再经过3s,平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下 ‎(D)再经过3s,两波源间(不含波源)有5个质点位移为零 答案:ABD 解析:据题意,甲波向右传播,起振方向向下,乙波向左传播,起振方向向上,故选项A正确;据图可知甲波波长为4m,甲波周期为:,频率,乙波波长为6m,周期为:,频率为:,故选项B正确;再经过3s,甲波波谷到达x=7m处,乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达x=7m处,所以该质点应该向上振动,选项C错误;此时除了波源还有x=9m处、x=6-7m处、x=6m处、x=5-6m处、x=2-3m处质点位移为零,故选项D正确。‎ ‎4.[2016·全国卷Ⅰ] [物理——选修34]‎ 某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是________.‎ A.水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为6 Hz C.该水面波的波长为3 m D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 答案:(1)ACE ‎ 解析:水面波是一种机械波,故A正确;该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身上 的时间间隔为15 s,所以周期T== s= s,该水面波的频率f=0.6 Hz,故B错误;该水面波的波长λ=vT=3 m,故C正确;水面波没有将该同学推向岸边,只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移,不能说是因为波传播时能量不会传递出去,波的传播过程也是能量传递的过程,故D错误,E正确.‎ ‎5.[2016·全国卷Ⅱ] [物理——选修34]‎ 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点.t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波峰位置;t= s时,质点O第一次回到平衡位置,t=1 s时,质点A第一次回到平衡位置.求:‎ ‎(i)简谐波的周期、波速和波长;‎ ‎(ii)质点O的位移随时间变化的关系式.‎ 答案:(i)4 s 7.5 cm/s 30 cm 解析: (i)设振动周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,由此可知 T=4 s ①‎ 由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t= s时回到平衡位置,而A在t=1 s时回到平衡位置,时间相差 s.两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度 v=7.5 cm/s ②‎ 利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长 λ=30 cm ③‎ ‎(ii)设质点O的位移随时间变化的关系为 y=Acos ④‎ 将①式及题给条件代入上式得  ⑤‎ 解得φ0=,A=8 cm ⑥‎ 质点O的位移随时间变化的关系式为 y=0.08cos(国际单位制)‎ 或y=0.08sin(国际单位制).‎ ‎6.[2016·全国卷Ⅲ] [物理——选修34]‎ 由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.P、Q开始振动后,下列判断正确的是________.‎ A.P、Q两质点运动的方向始终相同 B.P、Q两质点运动的方向始终相反 C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置 D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰 E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰 答案: BDE ‎ 解析:波长λ=vT==0.8 m,SQ=14.6 m=18λ,当S处于平衡位置向上振动时,Q应处于波谷;SP=15.8 m=19λ,当S处于平衡位置向上振动时,P应处于波峰;可见P、Q两质点运动的方向应始终相反,A、C错误,B、D、E正确.‎ ‎7.[2016·北京卷] 下列说法正确的是(  )‎ A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播 答案:A ‎ 解析: 光波属于电磁波,光波在真空中的速度也就是电磁波在真空中的速度,选项A正确.空气中的声波是振源的振动造成空气密度的变化而产生的,它存在密部和疏部,属于纵波,选项B不正确.声波不仅仅能在空气中传播,在固体、液体中都可以传播,选项C不正确.光波属于电磁波,电磁波是通过电磁场的交替变化传递的,不需要介质,选项D不正确.‎ ‎8.[2016·天津卷6分] 在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y ‎=5sin,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12 m处,波形图像如图1所示,则(  )‎ 图1‎ A.此后再经6 s该波传播到x=24 m处 B.M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向 C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D.此后M点第一次到达y=-3 m处所需时间是2 s 答案:AB ‎ 解析: 根据波源做简谐运动的表达式可知,周期为4 s,从波的图像可以看出波长为8 m,根据波速公式可以得出,波速为2 m/s,再经过6 s,波向前传播了12 m,故振动的形式传到x=24 m处,A正确;M点在此时振动的方向沿y轴负方向,则第3 s末,即经过了周期,该点的振动方向沿y轴正方向,B正确;波传播到x=12 m时的起振方向为y轴正方向,波源的起振方向与每个点的起振方向一致,C错误;该时刻M点向y轴负方向振动,设经时间t1运动到平衡位置,由3=5sin,得t1= s,故M点第一次到达y=-3 m处所需时间为 s,D错误.‎ ‎9.[2016·四川卷5分] 简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10 m的两质点,波先传到P,当波传到Q时开始计时,P、Q两质点的振动图像如图1所示.则(  )‎ 图1‎ A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B.该波从P传到Q的时间可能为7 s C.该波的传播速度可能为2 m/s D.该波的波长可能为6 m 答案:AD ‎ 解析: 读图可知,质点P的振动图像为虚线,质点Q的振动图像为实线.从0时刻开始,质点Q的起振方向沿y轴正方向,A选项正确.由题可知,简谐横波的传播方向从P到Q,由图可知,周期T=6 s,质点Q的振动图像向左平移4 s后与P点的振动图像重合,意味着Q比P的振动滞后了4 s,即P传到Q的时间Δt可能为4 s,同时由周期性可知,从P传到Q的时间Δt为(4+nT)s,n=0,1,2,…,即Δt=4 s,10 s,16 s,…,所以B选项错误.由v=,考虑到简谐波的周期性,当Δt=4 s,10 s,16 s,…时,速度v可能为2.5 m/s,1 m/s,0.625 m/s,…,C选项错误.同理,考虑周期性,由λ=vT可得,波长可能为15 m,6 m,3.75 m,…,D选项正确.‎

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