高中物理专项练习：机械振动机械波

1、高中物理专项练习：机械振动机械波一.选择题1 （5分）（南昌模拟）已知波源的平衡位置在0点，廿0时刻开始做振幅为50cm的简谐振动, 频率为20Hz,发出一列横波沿x轴正方向传播，如图所示为P点恰好开始振动时的波形,P、Q 两质点平衡位置坐标分别为P（6, 0）、Q（28, 0）,则下列说法正确的是（选对1个给2分,选对2个给4分,选对3个给5分,每选错一个扣3分,最低得分为0）A.这列波的波速为4 0m/ sB.当t=0. 35s时,Q点刚开始振动C.波源刚开始振动时的运动方向沿一y方向D.Q点刚开始振动时,P点恰位于平衡位置E. Q点刚开始振动之前,P点经过的路程为14. 0m【参考答案】

2、（1） BCD【命题意图】本题考查波的传播及其相关知识点.【解题思路】由波动频率为20Hz可得周期T=l/f=0. 05s.由P点的位置坐标为P（6,0）可知波长 入二4m,这列波的波速为v二A/T=80m/s,选项A错误；当t=0. 35s时，波动传播距离 x=vt=80X 0. 35m=28m, Q点刚开始振动,选项B正确；波源刚开始振动时的运动方向沿一y方向， 选项C正确；PQ之间距离为x=28m-6nF22m,为5个半波长,Q点刚开始振动时,P点恰位于平 衡位置,选项D正确：波动从P传播到Q需要5. 5个周期,Q点刚开始振动之前,P点经过的路程 为 s=5. 5X4A=5. 5X4X0

3、. 5m=ll. 0m,选项 E 错误.2.（高三冲刺模拟）（5分）如图甲所示,0点为振源，为s=0时刻。点由平衡位置开始振 动,产生向右沿直线传播的简谐横波.图乙为从时刻开始描绘的质点尸的振动图象下列判断 中正确的是.（填正确答案的标号.选对1个得2分，选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分）图甲图乙r=0时刻,振源。振动的方向沿y轴正方向t=玄时刻，尸点的振动方向沿y轴负方向t=玄时刻，。点的振动方向沿y轴正方向D.这列波的频率为_Le.这列波的波长为四m 人【参考答案】ADE【名师解析】由题图乙可知P点先沿y轴正向运动，故振源0在t = 0时刻沿y轴正向运动，故

4、 A正确.由题图乙可知,匕时刻P点振动方向沿y轴正向，故B错误.因不知3与周期T的倍数关 系，故不能判断。时刻0点的振动情况，故C错误.结合题图甲、乙可知,振动从0传至IJ P,用时传播距离为s,故波速为v=匕,波的周期为T = t故波的频率为f=西,波长X =vT = s（g-g）。，故D、E正确.3.（高三考试大纲调研卷10） 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在C时刻的波形图像如图所 示，已知该波的周期为a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点.则下列说法中正确的是（填 正确答案标号,选对一个得2分,选对两个得4分,选对三个得5分.每选错一个扣3分,最低得 分为0分）（）x/m030.4J0

5、,5A.在时,质点c的速度达到最大值B.在t+27时，质点d的加速度达到最大值cmC.从t到t+27的时间间隔内，质点d通过的路程为4D.看时刻后，质点6比质点a先回到平衡位置E.从t时刻起，在一个周期的时间内，d6、c、d四个质点沿x轴通过的路程均为一个波长【参考答案】（1）（5分）ABDT【名师解析】（1）在t +已时，质点c回到平衡位置，速度达到最大值,A正确：由图看出，此时刻 4波离d点的距离等于J个波长，则波传到d点需要J个周期，传到d后d向下起振,在t+2T时,d 44点到达波峰，加速度达到最大值.从t到t+2T间隔内，质点d运动了方，因此通过的路程为 s：4A3A6cm,故B正确

6、,C错误；简谐波沿x轴正方向传播,t时刻a、b两点的速度方向 均向上,则从t时刻起,质点b比质点a先回到平衡位置.故D正确;t时刻起,在一个周期内，a、 b、c、d四个质点并不随着波迁移，通过的路程不是一个波长.故E错误.故选ABD.4. （5分）（全国考试大纲模拟卷1）如图所示，沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波 形图为一正弦曲线,其波速为100m/s,下列说法中正确的是 （填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分）.A.图示时刻质点b的加速度正在减小B.从图示时刻开始,经过0. 03s,质点a通过的路程为0. 6mC.从图示时刻开

7、始,再经过0.005s质点b恰好到达波谷D.若此波遇到另一波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为25HzE.若发生明显衍射现象,则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m【参考答案】BDE【名师解析】（1）由于波向x轴正方向传播，根据“上下坡”法，知道b质点向下振动，加速度；4a正在增大，故A错误；由题知周期为T；市O.（Ms,从图示时刻开始，经过0. 03s,即:个周期, 质点a通过的路程为3个振幅，即60cm=0. 6叫故B正确；从图示时刻开始,b质点向下振动，做T加速度增大的减速运动，故经过t = 1 = 0.005s,b质点仍末到达波谷，故C错误；此波的频率为f =1= 25Hz

8、,故此波遇到另一波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为25Hz,故D正 T确：该波波长=4m,当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，就会发生明显的衍射，则该波所遇 到的障碍物或孔的尺寸可能是3m,故E正确：故选BDE.二.计算题1（5分）（全国考试大纲调研卷3） 一列简谐横波,某时刻的波形如图中所示,从该时刻开始计该列波沿x轴传播（填“正向”或“负向”）;该列波的波速大小为m/ s；若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为多少Hz.【参考答案】（1）正向：lm/s：2.5Hz（2）4当光屏到6W 超过走c时，光斑分为两块.6【名师解析】（1）由A点的振动图线可知

9、，户0时质点向下振动，故波沿x轴正向传播；波 速v= = 7=lm/因为此波的频率为2. 5 Hz,若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定T 0.4s的干涉现象,则所遇到的波的频率等于该波的频率2. 5 Hz.2. （10分）（高三考试大纲调研卷9） 一列沿x轴传播的简谐横波，2=0时刻的波形如图所 示，介质中x=6m处的质点尸沿y轴方向做简谐运动的表达式为y =0.2cos（2#）m.求：v/mi .该波的传播速度；ii.介质中x=10 m处的质点?到达波谷的时间.【思路分析】由图读出波长，根据质点P的振动方程y =628s4改m）,读出0）,求出周期，即可求 得波速.（ii）由于波的传播方向未

10、知，要分向右和向左两种情况研究.利用波形的平移法求 时间.【名师解析】（i）由图可知,波长尢=24m,由质点P的振动方程可知,角速度8 = 4xrad/s2兀则周期T= =0.5sQ）故该波的传播速度V = - = 48m/s, 1（ii）若波沿+x方向传播,t=0时刻,质点Q左侧相邻的波谷在x=-6m处 该波谷传播到质点Q处时,质点Q笫一次到达波谷,经过时间1 =若波沿-X方向传播,t=0时刻,质点Q右侧相邻的液谷在x=18m处该波谷传播到质点Q处时,质点Q第一次到达波谷,经过时间t = 2 = v【名师点睛】解决本题的关键要掌握波形平移法研究波的传播过程,要注意波的双向性.同时会 从波形图

11、中读出波长，由振动方程求出周期，根据V=，求出波速.3.（上海青浦区期末）某同学在做“用单摆测当地重力加速度的实验时，（1）摆线偏离竖直方向的角度要控制在5度之内；实验中他测得摆线的长度为1。,摆球的直径为d然后记录了单摆完成n次全振动所用时间为3则重力加速度的表达式g =4 冗 2n2（1 吟）（用题中物理量的字母表示）-t（2）（单选题）他在实验中通过改变摆长1并测出相应的周期T,再以T为纵坐标、1为横坐（3）如果实验测得的g值偏大，可能的原因是U（A）开始计时时，早按秒表（B）测摆线长度时摆线拉得过紧（C）摆线上端悬点未圄定，振动中出现松动使摆线长度增大了（D）实验中误将n次全振动计为n

12、-l次全振动【名师分析】（1）“用单摆测重力加速度”的实验原理是单撰的周期公式T = 2nR,据此变 形即可得到g的表达式.（2）通过重力加速度的表达式,结合周期或摆长关系分析即可.（3）根据单摆的周期公式列式分析即可.【名师解析】（1）单撰看作简谐振动的条件是摆角要尽量小一些，一般要求摆角小于5。：据题：单摆的周期T=i单摆的周期公式为T = 2“F，1=1。吟联立解得：g=呜）.十2（2）根据单挑周期公式T二2冗胃,彳二写七，故图象的斜率为吟_,不影响g的计算；2但在测量摆长1时没有加小球的半径时，1 = 0时对应的周期：12;也J0.故图A正确,图BCD错误;故选：A2（3） A、开始计

13、时时,早按秒表则时间偏大,周期偏大，根据且=吟上，电力加速度的测量值偏小.故A错误.4 n 21B、根据g=、工 测撰线长度时撰线拉得过紧，使找线测量值偏大,知投长的测量值偏大,导 T2致重力加速度的测量值偏大.故B正确.C、根据摆线卡牢固地固定于0点，振动中出现松动，使摆线越挑越长,知摆长T2的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏小.故C错误.4 n 21D、根据g=、上,测量周期时，误将拐球n次全振勺时间t记为了 （n-1）次全振动的时T2间，知周期的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏小.故D错误.故选：B4 兀 2n2（耳）【参考答案】（1）5, 2. （2） A； （3） B t24

14、.（上海浦东新区期末）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，（1）用秒表测时间时为尽量减少误差,应从摆球通过（选填“最高点”或“最低点”） 时开始计时.（2）某同学在正确操作和测量的情况下，测得周期为T“得出重力加速度值比当地重力加速度 值小,排除了其它因素后发现,是所用摆球的重心不在球心所致，则可以判断重心应该是在球心 的 下方 （选填“上方”或“下方”）.于是他将摆线长减小AL,测得单摆振动周期为工,4 k 2 AlIII此可得到比较准确的重力加速度表达式是:.-172（3）为了更准确测量,他测出多组摆长L和振动周期T,得出如图所示图象,则图象的纵轴表示 T2 ；由图象求出的重力加速度g=

15、 9.81 m/s=.（小数点后保留两位）-06 O99l/cm【名师分析】（1）单摆在最低点时计时误差较小.（2）根据单摆的周期公式分析误差产生的原因，分析计算加速度的方法.（3）根据单撰的周期公式得出T: - L的关系式,结合图线的斜率求出重力加速度.【名师解析】（1）因为摆球在最低点的速度最快,所以在最低点作为计时起点误差最小.T 4 兀”（2）根据T= 2兀仁得：g=笆工可知,若得出重力加速度值比当地重力加速度值小,排除了其它因素后,一定是撰长L的测量值 偏小，如果是所用摆球的重心不在球心所致,则可以判断重心应该是在球心的下方.开始时：入二2几A于是他将撰线长减小AL,测得单摆振动周期

16、为T:,则：T2=2HAL4 k 2 Al 联立可得：g= 2 t2TrT2（3）根据：T=2%长得，12二22L卫，得出如图所示图象，则图象的纵轴表示,； Vs g4兀段的斜率k=74(99+0. 5)义10一2解得：g 9. 81m/s.【参考答案】（1）最低点;4 k 2 Al（2）卜方，T 2 T2 : T1-T2（3） T-,9.81 （或 9.82）【点评】解决本题的关键知道实验的原理，以及实验中应该的注意的事项以及误差形成的原因, 掌握单摆的周期公式,并能灵活运用.5.（高考大纲模拟卷11） 一列沿x轴传播的简谐横波在t = 0时刻的波形如图所示，介质中x=6 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=0. 2cos 4nt (m).求:该波的传播速度；从t = 0时刻起，介质中x=10 m处的质点Q第一