专题29 机械振动与机械波-2017年高考物理冲刺专题卷 9页

www.ks5u.com 一、选择题（本题共6小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）‎ ‎1．某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/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15s。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6Hz C.该水面波的波长为3m 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】ACE ‎【题型】多选题 ‎【难度】较易 ‎2．如图所示，O点为振源，OA＝10 m，t＝0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t＝0时刻开始描绘的质点A的振动图象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．振源的起振方向向下 B．该波的周期为5 s C．该波的传播速度为2 m/s D．该波的波长为5 m E．该波很容易穿过宽度为1 m的小孔 ‎【答案】BCE ‎【解析】A点的起振方向与O点起振方向相同，由乙图读出5 s时刻，A点的振动方向沿y轴正方向，所以振源的起振方向向上，故A错误；由乙看出，周期T＝10 s－5 s＝5‎ ‎ s，故B正确；由乙看出，波从O点传到A点的时间为5 s，传播距离为10 m，则波速为v＝＝2 m/s，则波长为λ＝vT＝2×5 m＝10 m，故C正确，D错误；因为1 m比波长10 m小得多，所以该波很容易穿过宽度为1 m的小孔，故E正确。‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎3．如图所示是一列简谐波在t＝0时的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动， 其位移随时间变化的函数表达式为y＝10sin 5πt(cm)．关于这列简谐波及质点P的振动，下列说法中正确的是(　　)‎ A．质点P的周期为0.4 s B．质点P的位移方向和速度方向始终相反 C．这列简谐波的振幅为20 cm D．这列简谐波沿x轴正向传播 E．这列简谐波在该介质中的传播速度为10 m/s ‎【答案】ADE ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎4．一物理教师某天正在一湖边钓鱼，突然湖的周围起了风，他发现湖中钓鱼的浮标上下浮动．他根据自己的经验认为浮标上下浮动可简化成竖直方向的简谐运动，他通过观测绘制出了浮标的振动图象，如图1所示，接着他又根据湖面的波纹绘制出了水的波动图象，如图2所示．假设图2是一列沿x轴正方向传播的水波在t＝0.5 s时的波形图，图1是图2中离原点0～4 m范围内某质点的振动图象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．浮标上下振动的周期为T＝2 s B．该列波的波速为2 m/s C．再经0.5秒x＝4 m处的质点到达波谷位置 D．图1是x＝2 m处质点的振动图象 E．不能确定图1是0～4 m范围内哪个质点的振动图象 ‎【答案】ABD ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎5．图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝1.0 s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该简谐横波的传播速度为4 m/s B．从此时刻起，经过2 s，P质点运动了8 m的路程 C．从此时刻起，P质点比Q质点先回到平衡位置 D．乙图可能是甲图x＝2 m处质点的振动图象 E．此时刻M质点的振动速度小于Q质点的振动速度 ‎【答案】ACD ‎【解析】由甲图可得λ＝4 m，由乙图中可得T＝1.0 s，所以该简谐横波的传播速度为v＝＝4 m/s，选项A正确；t＝2 s＝2T，则从此时刻起，经过2 s，P质点运动的路程为s＝8A＝8×0.2 cm＝1.6 cm，选项B错误；简谐横波沿x轴正向传播，此时刻Q质点向上运动，而P质点直接向下运动，所以P质点比Q质点先回到平衡位置，选项C正确．由乙图知t＝0时刻质点的位移为0，振动方向沿y轴负方向，与甲图x＝2 m处t＝0时刻的状态相同，所以乙图可能是甲图x＝2 m处质点的振动图象，选项D正确．质点越靠近平衡位置速度越大，则此时刻M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，选项E错误．‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎6．如图所示，空间同一平面内有A、B、C三点，AB＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m．A、C两点处有完全相同的波源做简谐振动，振动频率为1 360 Hz，波速为340 m/s.下列说法正确的是(　　)‎ A．两列波的波长均为0.25 m ‎ B．B、C间有8个振动减弱的点 C．B点的位移总是最大 ‎ D．A、B间没有个振动加强的点 E．振动减弱点的位移总是为零 ‎【答案】ABE ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 第Ⅱ卷 二、填空题（本题共2小题，把答案填在题中横线上）‎ ‎7．如图所示，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0‎ ‎.当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，则A________A0(填“>”“<”或“＝”)，T ________T0(填“>”“<”或“＝”)．‎ ‎【答案】<　<‎ ‎【解析】当弹簧振子通过平衡位置时，a、b之间粘胶脱开，a、b由于惯性继续向右运动，弹簧伸长，对物块有向左的拉力，物块a向右做减速运动，动能减少，物块b在光滑水平面上做匀速直线运动，动能不变，由能量守恒定律知只有物块a减少的动能转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的最大伸长量减小，故振幅减小．振动中振子的质量变小，振子的周期变小．‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般 ‎8．一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30m处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴________ (选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为_________m。‎ ‎【答案】正向 0.8‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般 三、计算题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎9. 一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时，其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示，求：‎ ‎(1)这列波可能具有的波速；‎ ‎(2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x＝8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？‎ ‎【答案】(1)(40＋160n)m/s　(120＋160n)m/s(n＝0,1,2,3，…)　‎ ‎(2)沿x轴负向传播　2.1×10－2s ‎【解析】(1)若波沿x轴正向传播，则Δx＝Δx1＋nλ＝(2＋8n)m(n＝0,1,2,3，…)‎ v＝＝ m/s＝(40＋160n)m/s 若波沿x轴负向传播，则 Δx′＝Δx2＋nλ＝(6＋8n)m(m＝0,1,2,3，…)‎ v′＝＝ m/s＝(120＋160n)m/s ‎(2)当波速为280 m/s时，有280＝(120＋160n)，n＝1，所以波沿x轴负向传播．‎ 所以质点P第一次达到波谷所需最短时间为 t＝T＝×＝× s≈2.1×10－2s ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎10．平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s．振幅A＝5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置．求：‎ ‎(1)P、Q间的距离；‎ ‎(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程． ‎ ‎【答案】(1)133 cm　(2)125 cm ‎ ‎ ‎(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为 t1＝t＋T ⑤‎ 波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A.由题给条件得 t1＝25× ⑥‎ 故t1时间内，波源运动的路程为 s＝25A＝125 cm. ⑦‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎11．一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：‎ ‎(1)简谐波的周期、波速和波长；‎ ‎(2)质点O的位移随时间变化的关系式．‎ ‎【答案】(1)4 s　7.5 cm/s　30 cm ‎(2)y＝0.08cos (国际单位制)‎ 或y＝0.08sin (国际单位制)‎ ‎ (2)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) ⑦‎ 或y＝0.08sin (国际单位制)．‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎12．甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为25cm/s,两列波在t=0时的波形曲线如图所示。求：‎ ‎(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标。‎ ‎(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间。‎ ‎【答案】(1)x=(50+300n)cm　n=0,±1,±2,… (2)0.1s ‎ (2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm。t=0时,两波波谷间的x坐标之差为 Δx′=-　⑤‎ 式中,m1和m2均为整数。将①式代入⑤式得 Δx′=10(6m2-5m1)+5　⑥‎ 由于m1、m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为 Δx0′=5cm⑦‎ 从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为 t=　⑧‎ 代入数据得t=0.1s⑨‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎ ‎