考点十七 机械振动和机械波-2019年高考物理分类题库

考点十七机械振动和机械波1.（2019·全国卷I·T34（1））一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=T2时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是 (A.质点Q的振动图像与图(b)相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大【解析】选C、D、E。波沿x轴正方向传播,在t=T2时刻,平衡位置在坐标原点的质点正在从平衡位置向y轴负方向振动,质点P正位于波峰,质点Q正位于平衡位置向y轴正方向振动。在t=0时刻,平衡位置在坐标原点的质点正在从平衡位置向y轴正方向振动,质点P正位于波谷,质点Q正在平衡位置向y轴负方向振动,则质点Q的振动图像与图(b)不相同,平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示,故选项A错误,D正确。在t=0时刻,质点P正位于波谷,质点P的速度为0,加速度最大,与其平衡位置的距离最大;质点Q正在平衡位置,速率最大,加速度最小,与其平衡位置的距离最小,故在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的小,质点P的加速度的大小比质点Q的大,质点P与其平衡位置的距离比质点Q2.(2019·全国卷Ⅱ·T34（1）)如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方34l的O'处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是 (【解析】选A。由T=2πlg得:T1=2πlg,T2=2π14lg=πlx1=lsinθ1=2lsinθ12x2=l4sinθ2=2×l4sinθ由于θ1、θ2约为2°,所以cosθ12≈1,cos故x1=lsinθ1≈2lsinθx2=l4sinθ2≈2×l4x1x2=由能量守恒定律可知,小球先后摆起的最大高度相同,故l-lcosθ1=l4-l4·cosθ根据半角公式sin2θ2=1−cosθ2可得:sinθ22=2sinθ3.(2019·全国卷Ⅲ·T34（1）)水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是（）A.不同质点的振幅都相同B.不同质点振动的频率都相同C.不同质点振动的相位都相同D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化【解析】选B、D、E。两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同,故B正确;任何质点都在按照相同的频率在振动,不同区域的质点振幅和相位不一定相同,故A、C错误;各质点振动的频率与波源频率相同,波源振动频率又与振动片的振动频率相同,同一质点处,两列波的相位差由两列波的初相位及周期决定,而两列波的初相位及周期是不随时间变化的,因此,两列波的相位差也是不随时间变化的,故D、E均正确。4.(2019·天津高考·T7)一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1m和x2=7m处质点的振动图像分别如图1、图2所示,则此列波的传播速率可能是 ()A.7m/s B.2m/s C.1.2m/s D.1m/s【解析】选B、C。当该列波向右传播时,根据题干可知1m和7m之间的距离满足的关系为6m=nλ+14λ,则由v=λT可得波速为v=64n+1m/s,当n=1时可得v=1.2m/s,因此C正确;当波向左传播时,1m和7m之间的距离关系满足6m=nλ+34λ,则v=64【直击题眼】此题的题眼为“可能”,这就提示在解答此题时应考虑到波的传播方向存在两种可能以及波传播的周期性而引起的多解,一般列出通项公式进行求解。5.（2019·北京高考·T13）一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点a、b、c,则()A.此刻a的加速度最小B.此刻b的速度最小C.若波沿x轴正方向传播,此刻b向y轴正方向运动D.若波沿x轴负方向传播,a比c先回到平衡位置【解析】选C。沿波的传播,波上各质点振动方向满足“上坡下,下坡上”,若波沿x轴正方向传播,b质点处在下坡位置,所以沿y轴正方向运动,C正确;质点的加速度与位移的关系满足F=-kx=ma,由此可知位移越大,加速度越大,质点a加速度最大,选项A错误;根据能量守恒可以知道,越靠近平衡位置速度越大,质点b的速度最大,选项B错误;若波沿x轴负方向传播,质点a经过四分之一周期回到平衡位置,质点c向上运动,回到平衡位置的时间小于四分之一周期,选项D错误。6.(2019·江苏高考·T13B（1）)一单摆做简谐运动,在偏角增大的过程中,摆球的 ()A.位移增大 B.速度增大C.回复力增大 D.机械能增大【解析】选A、C。由简谐运动的特