高中物理專項練習：機械振動機械波

1、高中物理專項練習：機械振動機械波一.選擇題1 （5分）（南昌模擬）已知波源的平衡位置在0點，廿0時刻開始做振幅為50cm的簡諧振動, 頻率為20Hz,發(fā)出一列橫波沿x軸正方向傳播，如圖所示為P點恰好開始振動時的波形,P、Q 兩質點平衡位置坐標分別為P（6, 0）、Q（28, 0）,則下列說法正確的是（選對1個給2分,選對2個給4分,選對3個給5分,每選錯一個扣3分,最低得分為0）A.這列波的波速為4 0m/ sB.當t=0. 35s時,Q點剛開始振動C.波源剛開始振動時的運動方向沿一y方向D.Q點剛開始振動時,P點恰位于平衡位置E. Q點剛開始振動之前,P點經過的路程為14. 0m【參考答案】

2、（1） BCD【命題意圖】本題考查波的傳播及其相關知識點.【解題思路】由波動頻率為20Hz可得周期T=l/f=0. 05s.由P點的位置坐標為P（6,0）可知波長 入二4m,這列波的波速為v二A/T=80m/s,選項A錯誤；當t=0. 35s時，波動傳播距離 x=vt=80X 0. 35m=28m, Q點剛開始振動,選項B正確；波源剛開始振動時的運動方向沿一y方向， 選項C正確；PQ之間距離為x=28m-6nF22m,為5個半波長,Q點剛開始振動時,P點恰位于平 衡位置,選項D正確：波動從P傳播到Q需要5. 5個周期,Q點剛開始振動之前,P點經過的路程 為 s=5. 5X4A=5. 5X4X0

3、. 5m=ll. 0m,選項 E 錯誤.2.（高三沖刺模擬）（5分）如圖甲所示,0點為振源，為s=0時刻。點由平衡位置開始振 動,產生向右沿直線傳播的簡諧橫波.圖乙為從時刻開始描繪的質點尸的振動圖象下列判斷 中正確的是.（填正確答案的標號.選對1個得2分，選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分）圖甲圖乙r=0時刻,振源。振動的方向沿y軸正方向t=玄時刻，尸點的振動方向沿y軸負方向t=玄時刻，。點的振動方向沿y軸正方向D.這列波的頻率為_Le.這列波的波長為四m 人【參考答案】ADE【名師解析】由題圖乙可知P點先沿y軸正向運動，故振源0在t = 0時刻沿y軸正向運動，故

4、 A正確.由題圖乙可知,匕時刻P點振動方向沿y軸正向，故B錯誤.因不知3與周期T的倍數關 系，故不能判斷。時刻0點的振動情況，故C錯誤.結合題圖甲、乙可知,振動從0傳至IJ P,用時傳播距離為s,故波速為v=匕,波的周期為T = t故波的頻率為f=西,波長X =vT = s（g-g）。，故D、E正確.3.（高三考試大綱調研卷10） 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在C時刻的波形圖像如圖所 示，已知該波的周期為a、b、c、d為沿波傳播方向上的四個質點.則下列說法中正確的是（填 正確答案標號,選對一個得2分,選對兩個得4分,選對三個得5分.每選錯一個扣3分,最低得 分為0分）（）x/m030.4J0

5、,5A.在時,質點c的速度達到最大值B.在t+27時，質點d的加速度達到最大值cmC.從t到t+27的時間間隔內，質點d通過的路程為4D.看時刻后，質點6比質點a先回到平衡位置E.從t時刻起，在一個周期的時間內，d6、c、d四個質點沿x軸通過的路程均為一個波長【參考答案】（1）（5分）ABDT【名師解析】（1）在t +已時，質點c回到平衡位置，速度達到最大值,A正確：由圖看出，此時刻 4波離d點的距離等于J個波長，則波傳到d點需要J個周期，傳到d后d向下起振,在t+2T時,d 44點到達波峰，加速度達到最大值.從t到t+2T間隔內，質點d運動了方，因此通過的路程為 s：4A3A6cm,故B正確

6、,C錯誤；簡諧波沿x軸正方向傳播,t時刻a、b兩點的速度方向 均向上,則從t時刻起,質點b比質點a先回到平衡位置.故D正確;t時刻起,在一個周期內，a、 b、c、d四個質點并不隨著波遷移，通過的路程不是一個波長.故E錯誤.故選ABD.4. （5分）（全國考試大綱模擬卷1）如圖所示，沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在某時刻的波 形圖為一正弦曲線,其波速為100m/s,下列說法中正確的是 （填正確答案標號.選對1個得2分，選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分）.A.圖示時刻質點b的加速度正在減小B.從圖示時刻開始,經過0. 03s,質點a通過的路程為0. 6mC.從圖示時刻開

7、始,再經過0.005s質點b恰好到達波谷D.若此波遇到另一波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則該波所遇到的波的頻率為25HzE.若發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,則該波所遇到的障礙物或孔的尺寸可能是3m【參考答案】BDE【名師解析】（1）由于波向x軸正方向傳播，根據“上下坡”法，知道b質點向下振動，加速度；4a正在增大，故A錯誤；由題知周期為T；市O.（Ms,從圖示時刻開始，經過0. 03s,即:個周期, 質點a通過的路程為3個振幅，即60cm=0. 6叫故B正確；從圖示時刻開始,b質點向下振動，做T加速度增大的減速運動，故經過t = 1 = 0.005s,b質點仍末到達波谷，故C錯誤；此波的頻率為f =1= 25Hz

8、,故此波遇到另一波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為25Hz,故D正 T確：該波波長=4m,當波的波長比障礙物尺寸大或差不多時，就會發(fā)生明顯的衍射，則該波所遇 到的障礙物或孔的尺寸可能是3m,故E正確：故選BDE.二.計算題1（5分）（全國考試大綱調研卷3） 一列簡諧橫波,某時刻的波形如圖中所示,從該時刻開始計該列波沿x軸傳播（填“正向”或“負向”）;該列波的波速大小為m/ s；若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,則所遇到的波的頻率為多少Hz.【參考答案】（1）正向：lm/s：2.5Hz（2）4當光屏到6W 超過走c時，光斑分為兩塊.6【名師解析】（1）由A點的振動圖線可知

9、，戶0時質點向下振動，故波沿x軸正向傳播；波 速v= = 7=lm/因為此波的頻率為2. 5 Hz,若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定T 0.4s的干涉現(xiàn)象,則所遇到的波的頻率等于該波的頻率2. 5 Hz.2. （10分）（高三考試大綱調研卷9） 一列沿x軸傳播的簡諧橫波，2=0時刻的波形如圖所 示，介質中x=6m處的質點尸沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y =0.2cos（2#）m.求：v/mi .該波的傳播速度；ii.介質中x=10 m處的質點?到達波谷的時間.【思路分析】由圖讀出波長，根據質點P的振動方程y =628s4改m）,讀出0）,求出周期，即可求 得波速.（ii）由于波的傳播方向未

10、知，要分向右和向左兩種情況研究.利用波形的平移法求 時間.【名師解析】（i）由圖可知,波長尢=24m,由質點P的振動方程可知,角速度8 = 4xrad/s2兀則周期T= =0.5sQ）故該波的傳播速度V = - = 48m/s, 1（ii）若波沿+x方向傳播,t=0時刻,質點Q左側相鄰的波谷在x=-6m處 該波谷傳播到質點Q處時,質點Q笫一次到達波谷,經過時間1 =若波沿-X方向傳播,t=0時刻,質點Q右側相鄰的液谷在x=18m處該波谷傳播到質點Q處時,質點Q第一次到達波谷,經過時間t = 2 = v【名師點睛】解決本題的關鍵要掌握波形平移法研究波的傳播過程,要注意波的雙向性.同時會 從波形圖

11、中讀出波長，由振動方程求出周期，根據V=，求出波速.3.（上海青浦區(qū)期末）某同學在做“用單擺測當地重力加速度的實驗時，（1）擺線偏離豎直方向的角度要控制在5度之內；實驗中他測得擺線的長度為1。,擺球的直徑為d然后記錄了單擺完成n次全振動所用時間為3則重力加速度的表達式g =4 冗 2n2（1 吟）（用題中物理量的字母表示）-t（2）（單選題）他在實驗中通過改變擺長1并測出相應的周期T,再以T為縱坐標、1為橫坐（3）如果實驗測得的g值偏大，可能的原因是U（A）開始計時時，早按秒表（B）測擺線長度時擺線拉得過緊（C）擺線上端懸點未圄定，振動中出現(xiàn)松動使擺線長度增大了（D）實驗中誤將n次全振動計為n

12、-l次全振動【名師分析】（1）“用單擺測重力加速度”的實驗原理是單撰的周期公式T = 2nR,據此變 形即可得到g的表達式.（2）通過重力加速度的表達式,結合周期或擺長關系分析即可.（3）根據單擺的周期公式列式分析即可.【名師解析】（1）單撰看作簡諧振動的條件是擺角要盡量小一些，一般要求擺角小于5。：據題：單擺的周期T=i單擺的周期公式為T = 2“F，1=1。吟聯(lián)立解得：g=嗚）.十2（2）根據單挑周期公式T二2冗胃,彳二寫七，故圖象的斜率為吟_,不影響g的計算；2但在測量擺長1時沒有加小球的半徑時，1 = 0時對應的周期：12;也J0.故圖A正確,圖BCD錯誤;故選：A2（3） A、開始計

13、時時,早按秒表則時間偏大,周期偏大，根據且=吟上，電力加速度的測量值偏小.故A錯誤.4 n 21B、根據g=、工 測撰線長度時撰線拉得過緊，使找線測量值偏大,知投長的測量值偏大,導 T2致重力加速度的測量值偏大.故B正確.C、根據擺線卡牢固地固定于0點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線越挑越長,知擺長T2的測量值偏小,導致重力加速度的測量值偏小.故C錯誤.4 n 21D、根據g=、上,測量周期時，誤將拐球n次全振勺時間t記為了 （n-1）次全振動的時T2間，知周期的測量值偏大,導致重力加速度的測量值偏小.故D錯誤.故選：B4 兀 2n2（耳）【參考答案】（1）5, 2. （2） A； （3） B t24

14、.（上海浦東新區(qū)期末）在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，（1）用秒表測時間時為盡量減少誤差,應從擺球通過（選填“最高點”或“最低點”） 時開始計時.（2）某同學在正確操作和測量的情況下，測得周期為T“得出重力加速度值比當地重力加速度 值小,排除了其它因素后發(fā)現(xiàn),是所用擺球的重心不在球心所致，則可以判斷重心應該是在球心 的 下方 （選填“上方”或“下方”）.于是他將擺線長減小AL,測得單擺振動周期為工,4 k 2 AlIII此可得到比較準確的重力加速度表達式是:.-172（3）為了更準確測量,他測出多組擺長L和振動周期T,得出如圖所示圖象,則圖象的縱軸表示 T2 ；由圖象求出的重力加速度g=

15、 9.81 m/s=.（小數點后保留兩位）-06 O99l/cm【名師分析】（1）單擺在最低點時計時誤差較小.（2）根據單擺的周期公式分析誤差產生的原因，分析計算加速度的方法.（3）根據單撰的周期公式得出T: - L的關系式,結合圖線的斜率求出重力加速度.【名師解析】（1）因為擺球在最低點的速度最快,所以在最低點作為計時起點誤差最小.T 4 ?！保?）根據T= 2兀仁得：g=笆工可知,若得出重力加速度值比當地重力加速度值小,排除了其它因素后,一定是撰長L的測量值 偏小，如果是所用擺球的重心不在球心所致,則可以判斷重心應該是在球心的下方.開始時：入二2幾A于是他將撰線長減小AL,測得單擺振動周期

16、為T:,則：T2=2HAL4 k 2 Al 聯(lián)立可得：g= 2 t2TrT2（3）根據：T=2%長得，12二22L衛(wèi)，得出如圖所示圖象，則圖象的縱軸表示,； Vs g4兀段的斜率k=74(99+0. 5)義10一2解得：g 9. 81m/s.【參考答案】（1）最低點;4 k 2 Al（2）卜方，T 2 T2 : T1-T2（3） T-,9.81 （或 9.82）【點評】解決本題的關鍵知道實驗的原理，以及實驗中應該的注意的事項以及誤差形成的原因, 掌握單擺的周期公式,并能靈活運用.5.（高考大綱模擬卷11） 一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t = 0時刻的波形如圖所示，介質中x=6 m處的質點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=0. 2cos 4nt (m).求:該波的傳播速度；從t = 0時刻起，介質中x=10 m處的質點Q第一