2020届高三物理二轮专题复习-机械振动与机械波基础练

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——机械振动与机械波基础练一、单选题（本大题共8小题，共32分）如图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法中错误的是(    )A.t=0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大

B.t=0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向

C.从t=0.10 s到t=0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m

D.从t=0.10 s到t=0.25 s，质点P通过的路程为30 cm如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(    )A.该时刻质点O正处在平衡位置

B.P，N，M，O四质点有相同的振动频率

C.随着时间的推移，质点M向O点处移动

D.从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置如图a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点．相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m，一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3 s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是________．A.在t=5 s时刻波恰好传到质点d处

B.在t=6s时刻质点b恰好到达最高点

C.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动

D.在4 s<t<6 s的时间间隔内质点c向上运动下列说法正确的是(    )A.光学镜头上的增透膜是光的全反射的应用

B.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度

C.在高速运行的航天器上看地球上的钟变快了

D.当观察者向静止的声源远离时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O开始计时，经过0.3s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2s，振子第二次经过P点，则该振子第三次经过P点是所需的时间为(    )A.1.6s B.1.1s C.0.8s D.0.33s关于简谐运动下列说法中正确的是(    )A.物体的位移减小时，速度减小，加速度变小

B.物体离开平衡位置的位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同

C.物体通过平衡位置时，合力不一定为零

D.物体刚从平衡位置离开时，速度方向与位移方向相同

下列说法中正确的是(    )A.

简谐运动是质点所受的合外力总是指向平衡位置且大小恒定的运动

B.

波长与障碍物的尺寸相比越大衍射现象越明显

C.

某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x=Asint，则质点第3s末至第5s末的位移方向都相同

D.

在波的传播方向上任何一个振动的质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长的长度如图所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过相距10cm的A、B两点，历时0.5s，过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则质点振动的周期是(    )A.0.5s B.1.0s C.2.0s D.4.0s二、多选题（本大题共5小题，共20分）如图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是(    )A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线

B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1∶l2=4∶25

C.图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1m

D.若摆长均为如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同，先使A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现(    )A.各摆摆动的周期均与A摆相同 B.B摆振动的周期最短

C.摆振动的周期最长 D.D摆的振幅最大一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20 N/cm，则(

)

A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N，方向指向x轴的负方向

B.图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向

C.在0～4 s内振子做了1.75次全振动

D.在0～4 s内振子通过的路程为3.5 cm如图甲所示，O点为振源，OP=s，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，如图乙为P点从t1时刻开始沿y轴正方向开始振动的振动图象，则以下说法正确的是(    )A.t2时刻P点振动速度最大，万向沿y轴负方向

B.t=0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向

C.t3时刻P点速度为0，加速度最小

D.某障碍物的尺寸为s2t1(t作简谐运动的物体每次通过同一位置时，都具有相同的(    )A.加速度 B.速度 C.动能 D.回复力三、填空题（本大题共2小题，共8分）【物理—物理34】(1)如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10 m/s。

图甲

①求简谐横波的波长。

②P点的振动________(填“加强”或“减弱”)。

(2)如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率，AB=BC=8 cm，OA=2 cm，∠OAB=60°。

图乙

①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。

②第一次的出射点距C________ cm。一列横波向x轴上正方向传播，波速为0.5m/s，某时刻刚好传到X=2m处的p点，波形如图所示。则M点从图示情况到第一次出现波峰所需时间______s，此过程中p点通过的路程______cm。四、实验题（本大题共1小题，共12分）34【物理选修3−4】(15分)(1)(6分)一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2cm，周期为T.已知在t=0时刻波上相距50cm的两质点a、b的位移都是cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是(填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)A.该列简谐横波波长可能为37.5cmB.该列简谐横波波长可能为12cmC.质点a﹑质点b的速度在某一时刻可以相同D.当质点b的位移为+ 2cm时，质点a的位移为负E.在t=T/3时刻质点b速度最大五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）一列横波在x轴上传播，t1=0和t(1)设周期大于(t(2)设周期小于(t2−t1)，并且波速为如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图象，虚线是0.5s后它的波形图象，则这列波可能的波速为多大？

图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置．设摆球向右方向运动为正方向．图乙是这个单摆的振动图象．根据图象回答：

(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10m/s2，试求这个摆的摆长是多少？

答案和解析1.【答案】D

【解析】【分析】

根据甲乙两图可以求出该波的波长和周期，从而求出波速，t=0.10s时Q点在平衡位置上，由乙图知下一时刻向下振动，从而确定了该波向左传播。

本题有一定的综合性，考察了波动和振动图象问题，关键是会根据振动情况来判定波的传播方向。

【解答】

A.由乙图中Q点的振动图象可知t=0.15s时Q点在负的最大位移处，故具有正向最大加速度，故A正确；

B.甲图描述的是t=0.10s时的波动图象，而根据乙图可知t=0.10s到t=0.25s内Q点将向下振动，这说明在甲图中此时Q点将向下振动，根据质点振动方向和波传播方向的关系可知，波向左传播，判定出经过四分之一周期即t=0.15s时质点P运动方向为Y轴负方向，故B正确；

C.根据甲乙两图可知波长和周期，则波速：v=λT=80.2m/s=40m/s，故从t=0.10s到t=0.25s，波沿x负方向传播了6m，而并非沿x轴正方向传播，故C正确；

D.质点在一个周期内通过个路程为4个振幅长度，故t=0.10s到t=0.25s的四分之三周期内，质点P通过的路程不是三个振幅即30cm，故D错误。

本题选择错误的，故选D【解析】据题意可知，该题是波的干涉图象，由图知M、O都处于振动加强点，在波的传播过程中，质点不会向前移动。

介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。解：A.由图知O点是波谷和波谷叠加，是振动加强点，故A错误；

B.P、N两点是波谷和波峰叠加，位移始终为零，四质点振动频率不同，故B错误；

C.振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，故C错误；

D.从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，故D正确。

故选D。

3.【答案】D

【解析】解：A设该波的周期为T，由题可得，34T=3s，得T=4s.波从a传到c的时间为t=xv=2+42=3s，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而B、ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为t=xv=122=6s，即在C、该波的波长：λ=vT=2×4=8m，bd之间的距离是L=4m+6m=10m=114λ，所以当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动．故C错误．

D、在4s<t<6s的时间间隔内，质点c已振动了1s<t<3s，质点c正从波谷向波峰运动，即向上运动．故D正确．

故选D。

由题“在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点”可确定出该波的周期．根据a与d间的距离，由t=xv求出波从a传到d的时间．根据时间t=5s与周期的关系，分析质点c

4.【答案】D

【解析】解：A、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，故A错误；

B、拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，故B错误；

C、根据相对论的两个基本假设，在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变慢了，故C错误；

D、根据多普勒效应，当观察者向静止的声源远离时，接收到的声音的频率小于声源发出的频率，结合v=λf可知，接收到的声音的波长大于声源发出的波长，故D正确；

故选：D。

明确光的干涉的基本内容以及应用，知道偏振片的作用、明确相对论的两个基本假设，同时明确多普勒效应，知道当观察者向静止的声源远离时，接收到的声音的频率小于声源发出的频率。

光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，根据多普勒效应分析波的频率的变化；

5.【答案】D

【解析】【分析】

分析质点可能的运动情况，画出运动轨迹，确定周期，即一次全振动所用的时间，再确定经过多长时间质点第三次经过P点。

本题关键画出质点的运动轨迹，分析时间与周期的关系，一定注意振动方向的不定性，据此分类分析振动方向。

【解答】

若从O点开始向右振子按下面路线振动，作出示意图如图，则振子的振动周期为：

T1=4×(0.3+12×0.2)s=1.6s，

则该质点再时间Δt1=T−0.2s=1.4s，经第三次经过P点；若振子从O点开始向左振动，则按下面路线振动，作出示意图如图：

设从P到O的时间为t，则12×0.2+t=0.3−t2，解得：t=130s，则周期T=4×(130+0.1)s=1.63【解析】解：A、位移减小时，加速度a=−kxm也减小，物体靠近平衡位置，是加速，故速度增大，故A错误；

B、加速度a=−kxm，负号表示加速度方向与位移方向总相反；离开时是减速，故加速度与速度方向相反；故B错误；

C、物体通过平衡位置时，回复力为零，但合力不一定为零；如单摆会受到向心力；故C正确；

D、从平衡位置离开时，物体做减速运动，速度的方向一位移方向不一定相同；故D错误；

故选：C

物体做简谐运动，回复力的方向总是指向平衡位置，根据牛顿第二定律分析加速度方向．简谐运动的质点位移−时间图象是正弦曲线．速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同．离开平衡位置时，速度和位移同向，返回时，速度和位移反向．

本题考查对描述简谐运动的物理量：速度、加速度、位移特点的理解和掌握程度．关键抓住位移的起点是平衡位置．

【解析】【分析】简谐运动是质点所受的合外力符合F=−kx；波长越长，衍射现象越明显；位移随时间变化的关系式为，则质点第3s末至第5s末的位移方向都相反；质点不随着波迁移。考查简谐运动的回复力与位移的关系，理解明显的衍射条件，掌握位移随时间变化的关系式为的应用，注意质点不随着波迁移。【解答】A.简谐运动是质点所受的合外力总是指向平衡位置，且大小变化的运动，故A错误；B.波长与障碍物的尺寸相比越大，衍射现象越明显，故B正确；C.其位移随时间变化的关系式为，则质点第3s末至第5s末的位移方向都相反，故C错误；D.波的传播方向上任何一个振动的质点每经过一个周期，波沿着传播方向移动一个波长的长度，故D错误；故选B。

8.【答案】C

【解析】【分析】

简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B两点，则可判定这两点关于平衡位置对称，则平衡位置到B点的时间为0.5秒的一半；由当再次经过B点的时间，即可求出从B点到最大位置的时间为0.5秒的一半，因此质点的振动同期为平衡位置到最大位置时间的4倍。

简谐运动的质点，以同样的速度经过某两点时，它们的位置关于平衡位置对称；当经过同一位置时，它们的速度大小相同，方向相反。

【解答】

简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B两点，则可判定这两点关于平衡位置O点对称，所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等，

那么平衡位置O到B点的时间t1=0.52s，

因过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则有从B点到最大位置的时间t2=0.52s，

因此，质点振动的周期是T=4×(【解析】【分析】当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，根据共振的频率大小，得出固有周期的大小，根据单摆的周期公式进行分析。解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振。以及掌握单摆的周期公式。【解答】A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据T=2πLg知，周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故A正确；

B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为2：5，则固有周期比为5：2，根据T=2πLg知摆长比为25：4，故B错误；

CD.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则T=2，解得L=1m.故C正确，D错误；

10.【答案】AD

【解析】解：A摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率，而由于A、D摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则D摆出现共振现象．

故选：AD

11.【答案】AB

【解析】试题分析：由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为，方向指向x轴的负方向，并且现在正在远离O点向x轴的正方向运动，A、B正确；由图可读出周期为2s，4s内振子做两次全振动，通过的路程是，Ｃ、Ｄ错误。

考点：简谐运动的公式和图像

12.【答案】BDE

【解析】解：

A、由乙图知，t2时刻P点通过平衡位置，振动速度最大，t2时刻后P点的位移向正向最大变化，所以振动方向沿y轴正方向。故A错误。

B、t=0时刻振源O的振动方向与P点起振方向相同，由乙图读出t1时刻，P点的振动方向沿y轴正方向，即P点的起振方向沿y轴正方向，则t=0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向。故B正确。

C、由乙图知，t3时刻P点的位移最大，则振动速度为零，加速度最大，故C错误。

D、由乙知，该波的周期为T=t2−t1，波速为v=st1，由v=λT得，波长λ=vT=st1(t2−t1)，则当障碍物的尺寸为s2t1(t2−t1)时，该波遇到此障碍物时能发生明显的衍射现象。故D正确。

E、由乙知，该波的周期为T=t2−t1，频率为【解析】解：A、作简谐运动的物体每次通过同一位置时，受到的力是相同的，故根据牛顿第二定律，其加速度也是相同的．故A正确；

B、简谐运动具有重复性，每次经过同一位置时，速度有正负两个不同的方向，故速度虽然相等，但方向不一定相同，故B正确；

C、简谐运动具有重复性，每次经过同一位置时，速度大小相等，故动能相同，故C正确；

D、经过同一位置时，位移相同，回复力F=−kx相同，故D正确；

故选：ACD．

简谐运动的特征

①动力学特征：F=−kx．

②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)．

本题关键是简谐运动具有对称性和周期性，注意经过同一位置时速度有两个可能的方向，明确矢量相同要求大小和方向全部相同．

14.【答案】(1)①1 m ②加强(2)②由于AO=2 cm，∠OAB=60°可得AE=4 cm，BE=4 cm

由△EBF为等腰三角形可知，BF=4 cm

FC=4 cm

因为α=30°，则出射点跟C的距离l=FC·tan 30°=cm

【解析】(1)①设简谐波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知

T=0.1 s①

由波速公式

②

代入数据得

λ=1 m③

②BP−AP=1 m=λ，故P点振动加强

(2)①设发生全反射的临界角为C，由折射定律得sinC=④

代入数据得

C=45°⑤

光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α=30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得

⑥

代入数据得

β=45°⑦

②由于AO=2 cm，∠OAB=60°可得AE=4 cm，BE=4 cm

由△EBF为等腰三角形可知，BF=4 cm

FC=4 cm

因为α=30°，则出射点跟C的距离l=FC·tan 30°=cm

15.【答案】12

36

【解析】解：波传到x=8m处的M点所需的时间为：

t=△xv=8−20.5s=12s；

周期为：T=λv=20.5s=4s，

则有：t=12s=3T

此过程中P点通过的路程为：S=3×4A=12×3cm=36cm。

故答案为：12，36。

波在同一均匀介质中匀速传播，PM距离为△x=6m，由t=△xv求出波传到x=8m处的M点所需的时间。根据简谐运动的质点在一个周期内通过的路程是4A，求解P点通过的路程。

本题主要是考查了波的图象；知道波速、波长和频率之间的关系v=fλ(2)8.4cm。34.(1)BCE；

(2)①红色；红色与紫色的混合色；②。35.(1)ABC；

(2)9J

【解析】33.(1)本题考查了热力学第一定律、温度是分子平均动能的标志、用油膜法估测分子的大小。温度高的物体内能不一定大，内能还与质量有关，但分子平均动能一定大，因为温度是平均动能的标志，选项A正确；

当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项B正确；

改变内能的方式有做功和热传递，若外界对物体做功的同时物体放热，内能不一定增大，选项C错误；

当分子间的距离从平衡位置增大时，分子间作用力先增大后减小，选项D错误；

用油膜法估测分子直径的实验中，把用酒精稀释过的油酸滴在水面上，待测油酸面扩散后又收缩的原因是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复以及酒精挥发后液面收缩，选项E正确；

故选ABE。(2)取B管中气体为研究对象，设活塞运动前B管中气体的压强为PB、体积为PB

，活塞运动后B管中气体的压强为pB′、VB′则：；设活塞向上移动的距离为x，取A管中气体为研究对象，设活塞运动前A管中气体的压强为PA、体积为VA

，活塞运动后A管中气体的压强为PA′

、体积为则：解得：x=8.4cm；即活塞向上移动的距离是8.4cm。34.(1)本题考查了波长、频率和波速的关系、横波的图象。图中a、b两质点的位移都是1cm，加速度相同，运动方向相反，此时两质点的速度大小相等，但此后b的速度减小，a的速度增大，a到达平衡位置时，b还没有到达波峰，显然两点不是反相点，两质点a、b的平衡位置间的距离不是半波长的奇数倍，选项A错误，选项B正确；根据质点运动速度大小可知，质点a﹑质点b的速度在某一时刻可以相同；选项C正确；当质点b的位移为+2cm，即到达波峰时，a到达平衡位置下方，位移为负，选项D正确；在t=T/3时刻质点b速度最大，选项E正确；故选BCE。(2)①设红光和紫光的临界角分别为C1、C2,则：，C

，C2=45°

i=53°>C1 所以所以紫光在AB面发生全反射，而红光在AB面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与AC垂直，所以在AM处产生的亮斑P1为红色，在AN处产生的亮斑P2为红色与紫色的混合色；画出如图光线图：;∴OA=12cm；设折射角为r，两个光斑分别为P1、P2，根据折射定律：

求得：；由几何知识可得：

;解得：；所以。35.(1)本题考查了天然放射现象、粒子散射实验。卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出原子的核式结构模型，选项A正确；

天然放射现象取决于原子核内部，其意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，选项B正确；

动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力为零，所以用气垫导轨和光电门传感器做验证动量守恒定律的实验中，在两滑块相碰的端面上装不装上弹性碰撞架，不会影响动量是否守恒，选项C正确；

核力只存在于相邻的核子之间，所以核内的某一核子与其他核子间不一定有核力作用，选项D错误；

据波尔理论可知，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小，选项E错误．

故选ABC；(2)设铁块向左运动到达竖直墙壁时的速度为v1，根据动能定理得：；得：v1假设发生弹性碰撞后小铁块最终和平板小车达到的共同速度为v2，根据动量守恒定律得： ​得：设小铁块在平板小车上的滑动的位移为x时与平板小车达到共同速度v2，则根据功能关系得：；解得：x=1.2m；由于x>L，说明铁块在没有与平板小车达到共同速度时就滑出平板小车．所以小铁块在平板小车上运动的整个过程中系统损失的机械能为：ΔE=2μmgL=9J。

17.【答案】解：当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长，当波传播的时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于波长