2022版高考物理總復(fù)習(xí)專題十五機械振動和機械波習(xí)思用

1、2021版高考物理總復(fù)習(xí)專題十五機械振動和機械波習(xí)思用PAGE PAGE 22專題十五 機械振動和機械波考點1簡諧運動規(guī)律和圖象描述1.關(guān)于做簡諧運動的物體,下列說法正確的是()A.在平衡位置所受的合外力一定為零B.在平衡位置時勢能一定為零C.做簡諧運動的振子每次經(jīng)過同一位置時,一定具有相同的速度D.做簡諧運動的振子每次經(jīng)過同一位置時,一定具有相同的動能2.2017河北邯鄲模擬多選一簡諧振子沿x軸振動,平衡位置在坐標(biāo)原點.t=0時刻振子的位移x=-0.1 m;t=43 s時刻振子的位移x=0.1 m;t=4 s時刻振子的位移x=0.1 m.該振子的振幅和周期可能為()A.0.1 m,83 sB

2、.0.1 m,8 s C.0.2 m,83 sD.0.2 m,8 s3.多選如圖所示,彈簧下端懸掛一鋼球,上端固定,它們組成一個振動的系統(tǒng).用手把鋼球向上托起一段距離,然后釋放,鋼球便上下振動起來,若以豎直向下為正方向,則下列說法中正確的是()A.鋼球的最低處為平衡位置B.鋼球原來靜止時的位置為平衡位置C.鋼球振動到距原靜止位置下方3 cm處時位移為3 cmD.鋼球振動到距原靜止位置上方2 cm處時位移為2 cm4.一個單擺的擺長為l,在其懸點正下方0.19l處有一釘子P,如圖所示,將擺球向左拉至A位置,放手后讓其擺動,則此單擺的振動周期(圖中擺角和都小于5)是()A.1.62lgB.1.9l

3、g C.3.8lg D.2lg5.如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點為平衡位置,在A、B兩點之間做簡諧運動.取向右為正方向,振子的位移x隨時間t的變化情況如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t=0.8 s時,振子的速度方向向左B.t=0.2 s時,振子在O點右側(cè)6 cm處C.t=0.4 s和t=1.2 s時,振子的加速度完全相同D.t=0.4 s到t=0.8 s的時間內(nèi),振子的速度逐漸減小6.多選如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖象,下列說法中正確的是()A.擺球在a時刻的動能等于在b時刻的動能B.擺球在a時刻的勢能等于在b時刻的勢能C.擺球在a時刻的機械能等于在b時刻的機械能D.擺球在a時刻的機械能大

4、于在b時刻的機械能7.多選如圖所示的裝置可用于研究彈簧振子的受迫振動,砝碼和輕彈簧構(gòu)成彈簧振子.勻速轉(zhuǎn)動把手時,曲桿給彈簧振子一驅(qū)動力,使振子做受迫振動,把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期,改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期.若保持把手不動,給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡諧運動,振動圖象如圖甲所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動,受迫振動達到穩(wěn)定時,砝碼的振動圖象如圖乙所示.若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動力的周期,y表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的位移.則()A.由圖線可知T0=4 sB.由圖線可知T0=8 sC.當(dāng)T在4 s左右時,y顯著增大;當(dāng)T比4 s小得多或大得多時,

5、y很小D.當(dāng)T在8 s左右時,y顯著增大;當(dāng)T比8 s小得多或大得多時,y很小8.如圖所示是一個單擺的共振曲線.(1)若單擺所處環(huán)境的重力加速度g=9.8 m/s2,試求此擺的擺長.(2)若將此單擺移到高山上,共振曲線的“峰”將怎樣移動?考點2機械波的形成與傳播9.2018湖南衡陽一中第一次月考多選一列簡諧橫波沿x軸傳播.在x=12 m處的質(zhì)點a的振動如圖線甲所示,在x=18 m處的質(zhì)點b的振動如圖線乙所示.下列判斷正確的是()A.質(zhì)點a在波谷時,質(zhì)點b 一定在平衡位置且向y軸正方向振動B.若波沿+x方向傳播,這列波的最大傳播速度為3 m/sC.若波沿-x方向傳播,這列波的最大波長為24 mD

6、.若波的傳播速度為0.2 m/s,則這列波沿+x方向傳播E.若波的傳播速度為1 m/s,則這列波沿-x方向傳播10.2016全國卷,34(1),5分多選某同學(xué)漂浮在海面上,雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近.該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s.下列說法正確的是()A.水面波是一種機械波B.該水面波的頻率為6 HzC.該水面波的波長為3 mD.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊,是因為波傳播時能量不會傳遞出去E.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊,是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波定向遷移11.2013全國卷,34(1),6分多選如圖所示,a、b

7、、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)點,相鄰兩點的間距依次為2 m、4 m和 6 m.一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時刻到達質(zhì)點a處,質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動,t=3 s時a第一次到達最高點.下列說法正確的是()A.在t=6 s時刻波恰好傳到質(zhì)點d處B.在t=5 s時刻質(zhì)點c恰好到達最高點C.質(zhì)點b開始振動后,其振動周期為4 sD.在4 stv1.甲聽到的笛聲的頻率為f1,乙聽到的笛聲的頻率為f2,司機自己聽到的笛聲的頻率為f3,則此三人聽到笛聲的頻率由高至低順序為.考點3實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度17.2017河北石家莊質(zhì)檢多選在“利用單擺測重力

8、加速度”的實驗中,如果得出的重力加速度的測量值偏大,其可能的原因是()A.測量周期時,時間t內(nèi)全振動的次數(shù)少數(shù)了一次B.測量周期時,時間t內(nèi)全振動的次數(shù)多數(shù)了一次C.擺線上端固定不牢固,振動中出現(xiàn)松動,使擺線變長D.在測量擺長時,將細(xì)線的長度加上小球的直徑作為擺長E.小球沒有在同一豎直面內(nèi)運動,形成了圓錐擺18.2015天津高考,9(2),6分某同學(xué)利用單擺測量重力加速度.(1)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是.A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線C.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動D.擺長一定的情況下,擺的振幅盡量大(2)如圖所示,在物理支架的豎

9、直立柱上固定有擺長約1 m的單擺.實驗時,由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點,測出單擺的周期T1;然后保持懸點位置不變,設(shè)法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點,并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上的兩標(biāo)記點之間的距離L.用上述測量結(jié)果,寫出重力加速度的表達式g=.答案1.D振動平衡位置不一定是振子的平衡狀態(tài),如:單擺振動經(jīng)過平衡位置時,所受合外力不為零,此時擺球動能最大,勢能最小,但勢能不一定為零.振子離開平衡位置和向著平衡位置經(jīng)過同一位置時,速

10、度大小相等,方向相反,故D正確,A、B、C錯誤.2.ACD若振子的振幅為0.1 m,則有43 s=(n+12)T,n=0,1,2,此時周期的最大值為83 s,且t=4s時刻x=0.1m,故選項A正確,B錯誤.若振子的振幅為0.2 m,由簡諧運動的對稱性可知,當(dāng)振子由x=-0.1 m處運動到負(fù)的最大位移處再反向運動到x=0.1 m處,再經(jīng)n個周期所用時間為43 s,則有(12+n)T=43 s,n=0,1,2,所以周期的最大值為83 s,且t=4 s時刻x=0.1 m,故選項C正確;當(dāng)振子由x=-0.1 m經(jīng)平衡位置運動到x=0.1 m處,再經(jīng)n個周期所用的時間為43 s,則有(16+n)T=4

11、3 s,n=0,1,2,所以此時周期的最大值為8 s,且t=4 s時x=0.1 m,故選項D正確.3.BC振子平衡位置的定義為振子靜止時的位置,故A項錯誤,B項正確;振動的位移為從平衡位置指向某時刻所在位置的有向線段,據(jù)題意規(guī)定豎直向下為正方向,所以當(dāng)鋼球振動到原靜止位置下方時位移為正,振動到原靜止位置上方時位移為負(fù),即C項中鋼球的位移為3 cm,D項中鋼球的位移為-2 cm,可判斷C項正確,D項錯誤.4.B由題意知擺球的運動為簡諧運動,又由擺球擺過最低點后擺長發(fā)生變化,則周期也發(fā)生變化,故此單擺周期應(yīng)等于前后兩種擺長半周期的和.此單擺的周期T=T12+T22=0.81lg+lg=1.9lg,

12、B項正確.5.A從t=0.8 s的下一刻起,振子的位移為負(fù)值,因為取向右為正方向,故t=0.8 s時,振子的速度方向向左,A正確.由題圖乙得振子的位移公式x=12sin 54t(cm),故t=0.2 s時,x=62 cm,B錯誤.t=0.4 s和t=1.2 s時,振子的位移方向相反,由a=-kxm知,加速度大小相等,方向相反,C錯誤.t=0.4 s到t=0.8 s的時間內(nèi),振子的位移逐漸減小,故振子逐漸靠近平衡位置,其速度逐漸增大,D錯誤.6.BD單擺做阻尼振動時,其機械能不斷減少,選項D正確,選項C錯誤;由題圖可以看出a、b兩時刻擺球的位移相同,即兩擺球處于同一位置,故其勢能相同,選項B正確

13、;因其機械能越來越小,所以b時刻的動能比a時刻的少,選項A錯誤.7.AC若保持把手不動,砝碼以一定的初速度做簡諧振動,這時為自由振動,題圖甲為砝碼的自由振動圖象,由題圖甲讀出周期T0=4 s.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動時,砝碼做受迫振動,此時砝碼振動的周期等于驅(qū)動力的周期T,題圖乙為砝碼受迫振動的圖象,由題圖乙讀出的周期T=8 s,T為砝碼受迫振動的周期,也為驅(qū)動力的周期.當(dāng)驅(qū)動力的周期越靠近砝碼的固有周期時,砝碼的振動越強烈,砝碼偏離平衡位置越明顯.綜上可知,B、D錯誤,A、C正確.8.(1)2.8 m(2)左移解析:(1)由圖象知,單擺的固有頻率f0=0.3 Hz由f0=12gl得l=g42

14、f2=9.843.1420.32 m2.8 m.(2)由f0=12gl知,單擺移動到高山上,重力加速度g減小,其固有頻率減小,故曲線的“峰”向左移.9.ACD在t=0時刻,質(zhì)點a在波谷, 質(zhì)點b在平衡位置,開始向y軸正方向振動,故A正確.若波沿+x方向傳播,質(zhì)點a比質(zhì)點b早振動t=(n+34)T,n=0,1,2,3,波的傳播速度為v=xabt=6m(n+34)T,當(dāng)n=0時,這列波的最大傳播速度為1 m/s,故B錯誤.若波沿-x方向傳播,質(zhì)點b比質(zhì)點a早振動t=(n+14)T,n=0,1,2,3,波的傳播速度為v=xbat=6m(n+14)T,當(dāng)波的傳播速度為1 m/s時,n=0.5,故E錯誤

15、.這列波的波長=xban+14,n=0,1,2,3,當(dāng)n=0時,這列波的波長最大,為24 m.故C正確.若這列波沿+x方向傳播,當(dāng)波的傳播速度為0.2 m/s時,n=3;若這列波沿-x方向傳播,當(dāng)波的傳播速度為0.2 m/s時,n=3.5(不符合題意,舍去),故D正確.10.ACE水面波屬于機械波,A正確;由v=T和T=159 s得水面波的頻率為0.6 Hz,波長為3 m,故B錯誤,C正確;由機械波的傳播規(guī)律可知,介質(zhì)傳播的是振源的振動形式和能量,介質(zhì)中的質(zhì)點只重復(fù)振源的振動,并不隨波定向遷移,所以D錯誤,E正確.11.ACD當(dāng)t=6 s時,波傳播的距離x=vt=26 m=12 m,A選項正確

16、;t=0時刻質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動,t=3 s時a第一次到達最高點,所以T=4 s,C選項正確;質(zhì)點c恰好到達最高點的時間t=3 s+62 s=6 s,B選項錯誤;t=4 s時,質(zhì)點c位于波谷,D選項正確;由=vT知=2 4 m=8 m,sbd=10 m=54,所以當(dāng)質(zhì)點d向下運動時,質(zhì)點b不一定向上運動,E選項錯誤.12.BCE由題圖a可知該簡諧橫波波長為 =2 m,振幅為A=4 cm,由題圖b知該簡諧波周期為 T=4 s,則波速為v=T=24 m/s =0.5 m/s,A錯誤;由題圖a、b可知,x=1.5 m處的質(zhì)點在t=2 s時沿y軸負(fù)方向振動,則由振動和波動的關(guān)系可知,該波的

17、傳播方向向左,B正確;因為2 s=0.5T,所以02 s時間內(nèi),P運動的路程為s=2A=8 cm,C正確;因該波向左傳播,由題圖a可知t=2 s時,質(zhì)點P在波谷,所以02 s時間內(nèi),P向y軸負(fù)方向運動,D錯誤;當(dāng)t=7 s時,因為t=5 s=1.25T,所以P恰好回到平衡位置,E正確.13.BC當(dāng)兩列波有半個波長疊加在一起時,如B項中的圖所示,當(dāng)兩列波全部疊加在一起時,如C項中的圖所示,且振幅為原波振幅的2倍.14.BA靜止不動的原因是衍射現(xiàn)象不明顯,要想衍射現(xiàn)象變得明顯,需要增大波長,由v=f可得,介質(zhì)不變,波速不變,要想增大波長,只能降低波源頻率,選項B正確.15.4個解析:頻率f=136

18、 Hz的聲波波長=vf=2.5 m式中v=340 m/s,是空氣中的聲速下圖中,O是AB的中點,P是OB上任一點,將(S1P-S2P)表示為S1P-S2P=k2,式中k為實數(shù)當(dāng)k=0,2,4,時,從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而加強當(dāng)k=1,3,5,時,從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而減弱由此可知,O是干涉加強點對于B點,S1B-S2B=20 m-15 m=5 m=42所以,B點也是干涉加強點因此,O、B之間有2個干涉減弱點.由對稱性可知,AB上有4個干涉減弱點.16.f1f3f2解析:由于v2v1,所以汽車和甲的相對距離減小,甲聽到的笛聲的頻率變大, 即f1f0;由于乙靜止不動,則汽車和乙的相對距離增大,乙聽到的笛聲的頻率變小,即f2f3f2.17.BDE由單擺的周期公式T=2lg,得重力加速度g=42lT2,單擺的擺長l是擺線長加上小球的半徑,設(shè)時間t內(nèi)單擺全振動的次數(shù)為n,知周期T=tn,B、