【状元之路】2011高考物理一轮复习 第一章　机械振动　机械波（有解析） 新人教版

1、第一章机械振动机械波一、选择题(每小题4分，共40分)1如图11所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示Z xxk 一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()图11A.此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象解析：从图中可以看到AB孔的大小与波长相差不多，能够发生明显的衍射现象，故A选项正确由于同一均匀介质中，波的传播速度不发生变化，波的频率是一定

2、的，根据可得波长没有变化，故B选项正确当孔的尺寸AB扩大后，明显衍射现象的条件被破坏，故C选项正确如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，明显的衍射现象可能被破坏，故D选项错误答案：ABC2如图12所示，位于介质和分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则() 图12A.f12f2，v1v2Bf1f2，v10.5v2Cf1f2，v12v2 Df10.5f2，v1v2解析：机械波的频率是由波源决定的，机械波的传播速度是由介质决定的，所以f1f2.对介质，波速v11fLf，对介质，波速v2

3、2ff，所以v12v2.答案：C3波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为()Af1f2f0 Bf1f2f0Cf1f2f0 Df2f0f1解析：f0由波源每秒钟所振动的次数决定，介质振动的频率由波源频率及波源相对介质是否移动来决定，波源运动时，由多普勒效应可知，在波源的正前方介质振动频率高于波源振动频率，而波源的后方介质振动频率低于波源振动频率，即f2f0f1，只有D项正确答案：D4如图13所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.2 s时刻的波形图已知该波的波速是0.8 m/s，则

4、下列说法正确的是() A.这列波的波长是14 cmB这列波的周期是0.125 sC这列波可能是沿x轴正方向传播的Dt0时，x4 cm处的质点速度沿y轴负方向解析：由波动图象可知波长12 cm，故A错；由T0.15 s，故B错；t0.2 s(0.150.05)sTT，则波沿传播方向传播的距离为x(124)cm16 cm，即在T内波传播的距离为x04 cm，故波沿x轴负向传播，C错；由波的传播方向可知x4 cm处的质点速度在t0时沿y轴负方向，故D正确答案：D5某质点在坐标原点O处做简谐运动，其振幅为5 cm，振动周期为0.4 s，振动在介质中沿x轴正向传播，波速为1 m/s.若质点由平衡位置O开

5、始向y方向振动，经0.2 s立即停止振动；则振源停止振动后经0.2 s的波形是图14中的()图14解析：由于振源的周期为0.4 s，故经0.2 s将形成个完整的波，此时的波动图对应着A，再经过0.2 s波平移，即只有C正确答案：C6一列简谐横波沿x轴正向传播，振幅为2 cm，已知在t0时刻相距3 m的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中a质点沿y轴负向，如图15所示，则()图15A.a、b两质点的平衡位置间的距离为半波长的奇数倍Bt0时刻a、b两质点的加速度相同Ca质点速度最大时，b质点速度为零D当b质点的位移为2 cm时，a质点的位移为负解析：t0时刻，a、b两质点离开平衡位

6、置的位移都相同，所以回复力的大小和方向也都相同，两质点的加速度相同，B正确；a质点向下运动到平衡位置的平均速度一定比b质点运动到上方最大位移处的平均速度大，因此当a质点运动到平衡位置速度最大时，b质点还未运动到上方最大位移处，速度不为零而当b质点运动到上方最大位移2 cm时，a质点已运动到平衡位置下方，位移为负值，所以D正确，C错误；由以上分析可知，a、b两质点不属于振动情况始终相反的质点，因此，它们的平衡位置的距离不为半波长的奇数倍，A错误答案：BD7一平台沿竖直方向做简谐运动，一物体置于振动平台上随平台一起运动当振动平台处于什么位置时，物体对台面的正压力最大()A当振动平台运动到最高点时B

7、当振动平台向下运动过振动中心点时C当振动平台运动到最低点时D当振动平台向上运动过振动中心点时解析：物体随平台在竖直方向振动过程中，仅受两个力作用：重力、台面支持力由这两个力的合力作为振动的回复力，并产生始终指向平衡位置的加速度物体在最高点a和最低点b时受到的回复力和加速度的大小分别相等，方向均指向O点，如图16所示图16根据牛顿第二定律得最高点：mgFama，最低点：Fbmgma，平衡位置：FOmg0，所以：FbFOFa，即振动平台运动到最低点时，平台对物体的支持力最大根据牛顿第三定律，物体对平台的压力也最大答案：C8.如图17所示，一质点做简谐运动，先后以相同的动量依次通过A、B两点，历时1

8、 s，质点通过B点后再经过1 s又第2次通过B点，在这2 s内质点通过的总路程为12 cm.则质点的振动周期和振幅分别为()A3 s,6 cm B4 s,6 cmC4 s,9 cm D2 s,8 cm答案：B9.如图18所示，将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端B到达另一端D，丙沿圆弧轨道从C点运动到D，且C点很靠近D点，如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断中正确的是()A甲球最先到达D点，乙球最后到达D点B甲球最先到达D点，丙球最后到达D点C丙球最先到达D点，乙球最后到达D点D

9、甲球最先到达D点，无法判断哪个球最后到达D点解析：甲球运动时间t1；乙球运动时间t2，设BD倾角为，则agsin.BD长为2Rsin.故2Rsingsint，t22；丙球做简谐运动，t3×2，所以t1t3t2，故A正确答案：A10波速均为v1.2 m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图19(a)、(b)所示，其中P、Q处的质点均处于波峰关于这两列波，下列说法正确的是()图19A.如果这两列波相遇可能产生稳定的干涉图样B甲波的周期大于乙波的周期C甲波中P处质点比M处质点先回到平衡位置D从图示的时刻开始，经过1.0 s，P、Q质点通过的路程均为1.2 m解析

10、：由题图可得：T甲 s s，T乙 ss ，即f甲f乙，则甲与乙相遇不会产生稳定的干涉图样；T甲T乙；(a)图中质点M在图示时刻的振动方向向上，其第一次回到平衡位置的时间大于T甲/4，P点先回到平衡位置；P、Q两质点在1.0 s内沿y轴方向的运动路程均小于1.2 m.答案：C二、实验题(共16分)11(6分)假设我们已经进入了航天时代，一个由几名高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球，准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度gx，这些器材是：A钩码1盒，质量未知且各钩码质量不等；B重锤1个，质量未知；C带孔金属小球一个，直径已知为d；D太阳能电池板一块，输出的直流电压可满

11、足测量要求；E无弹性丝线若干根；F导线、开关若干；G刻度尺1把；H测力计1个；I天平1台(含砝码1盒)；J打点计时器1台(含复写纸、纸带)；K电子停表1只；L带有光控计时器的实验平板一块(在平板两端各有一个光控门，同时还配有其专用的直流电源、导线、开关、重垂线、滑块，该器材可用来测量滑块从一个光控门运动到另一个光控门的时间)；M支架(能满足实验所需的固定作用)到达X星球后，同学们从以上器材中选择所需的器材(同一器材可以重复选用)，用两种不同的方法测出了重力加速度gx的值现请你完成他们所做的实验答案：实验一：(1)器材有A，H，I.(2)主要的实验步骤是：选取一个合适的钩码，用天平测出其质量m；

12、用测力计测出该钩码的重力F；计算重力加速度的表达式为gx.实验二：(1)选用的器材有C，E，G，K，M.(2)主要的实验步骤是：组装并安装好单摆，测出摆线长度l；测出n次全振动的时间t，算出周期T；由单摆周期公式可得gx.12(10分)(·孝感模拟)(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用主尺最小分度为1 mm，游标上有20个分度的卡尺测量金属球的直径，结果如图110(a)所示，可以读出此金属球的直径为_mm.(2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连，将摆球拉开一小角度使单摆做简谐运动后，从某时刻开始计时，拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况，如图110(b)所示，则该单摆的周期为

13、_s.图110解析：(1)球的直径为14 mm0.05 mm×814.40 mm.(2)由单摆的周期性结合Ft图象可以得出，该单摆的周期为2.0 s.答案：(1)14.40(2)2.0三、计算题(共44分)13(8分)(·济南模拟)如图111(a)是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能达到的最远位置设摆球向右方向运动为正方向图图111(1)单摆振动的频率是多大？ (2)开始时刻摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为9.86 m/s2，试求这个摆的摆长是多少？解析：(1)由xt图可知：T0.8 s，所以f Hz1.25 Hz.(2)t0时x4 cm，故开始

14、时刻摆球在B位置(3)根据T2，所以l0.16 m.答案：(1)1.25 Hz(2)B点(3)0.16 m14(10分)(·营口模拟)如图112所示，A处放一频率为40 Hz的音叉，经过橡皮管ACB和ADB连通到B处，在B处完全听不到音叉振动的声音，已知管ACB的长度为0.4 m，声音在空气中传播速度为320 m/s，那么管ADB的长度至少为多少米？图112解析：声波的波长 m8 m.由波的干涉原理知：lADBlACB，所以lADBlACB4 m0.4 m4.4 m.答案：4.4 m15(12分)如图113所示，两木块的质量分别为m、M，中间弹簧的劲度系数为k，弹簧下端与M连接，m与

15、弹簧不连接，现将m下压一段距离释放，它就上下做简谐运动，振动过程中，m始终没有离开弹簧，试求：图113(1)m振动的振幅的最大值；(2)m以最大振幅振动时，M对地面的最大压力解析：(1)在平衡位置时，设弹簧的压缩量为x0，有：kx0mg.要使m振动过程中不离开弹簧，m振动的最高点不能高于弹簧原长处，所以m振动的振幅的最大值Ax0.(2)m以最大振幅A振动时，振动到最低点，弹簧的压缩量最大，为2A2x0，对M受力分析可得：FNMgk·Mg2mg，由牛顿第三定律可得，M对地面的最大压力为Mg2mg.答案：(1)(2)Mg2mg16(14分)有一列向右传播的简谐横波，某时刻的波形如图114所示，波速为0.6 m/s，P点的横坐标x0.96 m，从图示时刻开始计时，此时波刚好传到C点图114(1)此时刻质点A的运动方向和质点B的加速度方向是怎样的？(2)经过多少时间P点第二次到达波峰？(3)画出P质点开始振动后的振动图象(以P质点开始振动时刻为计时起点)解析：(1)波向右匀速传播，根据振动与波动的关系判断此时质点A的振动方向向上，即沿y轴正方向；由波形图象容易观察，此时质点B离开平衡位置的位移为负值，受到的回复力Fkx，所以回复力和加速度的方向都为正值，沿y轴正方向(2)解法一：由波形图象可知，波长