(全國通用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 微專題83 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波加練半小時(shí)(含解析)

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1、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 [方法點(diǎn)撥] (1)能運(yùn)用簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、公式和圖象分析解決問題.(2)掌握波長、頻率和波速的關(guān)系及相關(guān)計(jì)算,并注意結(jié)果的多解性. 1.(多選)下列說法中正確的是(  ) A.軍隊(duì)士兵過橋時(shí)使用便步,是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象 B.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等 C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響 D.水中的氣泡看起來特別明亮,是因?yàn)楣饩€從氣泡中射向水中時(shí),一部分光在界面上發(fā)生了全反射 E.赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 2.(多選)(2018·福建省漳州市質(zhì)檢)如圖1,兩個(gè)頻率相同、振幅均為A的相干波源在水面

2、上傳播產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象,其中實(shí)線和虛線分別表示兩列波的波峰和波谷,t=0時(shí)刻M是波峰與波峰相遇的點(diǎn),下列說法正確的是(  ) 圖1 A.如果兩個(gè)波源頻率不同,也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 B.質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時(shí)刻的高度差為2A C.質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),再過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P、N也成為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D.質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)一個(gè)周期,其路程為8A E.若質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的頻率為2.5Hz,則從圖示時(shí)刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下 3.(多選)(2018·河南省商丘市統(tǒng)考)如圖2所示,a、b、c、…k是彈性介質(zhì)中等距離分布在一條直線上的若干個(gè)質(zhì)點(diǎn),t=0時(shí)刻,處在e處的波源從平衡位置開

3、始向上做簡諧運(yùn)動(dòng),形成在質(zhì)點(diǎn)a、b、c、…k所在的直線上傳播的橫波,其振幅為4cm、周期為0.4s,若沿波的傳播方向,后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng).t=0.3s時(shí),直線上距波源e點(diǎn)2m處的某質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到最高點(diǎn),則下列判斷正確的是(  ) 圖2 A.該機(jī)械波的傳播速度大小為5m/s B.該機(jī)械波的波長為4m C.圖中相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為0.5m D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時(shí),質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為8cm E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的上方 4.(多選)(2018·安徽省合肥一中測(cè)試)如圖3所示,一簡諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播,實(shí)線a為t=0

4、時(shí)刻的波形圖線,虛線b為t=Δt時(shí)刻的波形圖線,已知該簡諧橫波波源振動(dòng)的頻率為f=2.5Hz,虛線b與x軸交點(diǎn)P的橫坐標(biāo)xP=1m,下列說法中正確的是(  ) 圖3 A.這列波的傳播速度大小一定為20m/s B.這列波一定沿x軸正向傳播 C.可能有Δt=1.25s D.可能有Δt=1.45s E.該列波遇到寬度為6m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 5.(多選)如圖4所示,物體A置于物體B上,一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與B相連,在彈性限度范圍內(nèi),A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力),則下列說法正確的是(  ) 圖4 A.物體A和B一起做簡諧運(yùn)動(dòng) B.作用在

5、A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比 C.B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做功,而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功 D.物體A和B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 6.(多選)(2019·吉林省遼源市模擬)兩列簡諧橫波的振幅都是20cm,傳播速度大小相同.實(shí)線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播,虛線波沿x軸負(fù)方向傳播.某時(shí)刻兩列波在如圖5所示區(qū)域相遇,則(  ) 圖5 A.在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.實(shí)線波和虛線波的頻率之比為3∶2 C.平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零 D.平衡位置為x=8.5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y>20cm E.從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過0.25s,平衡位置為x=5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移

6、y<0 7.(多選)(2018·河南省南陽市統(tǒng)考)某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播,如圖6甲是t=1s時(shí)的波形圖,圖乙是介質(zhì)中x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則下列說法正確的是(  ) 圖6 A.波沿x軸正向傳播,波速為1m/s B.t=2s時(shí),x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)向 C.x=1m處質(zhì)點(diǎn)和x=2m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相同 D.在1s的時(shí)間內(nèi),波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過的路程都是10cm E.在t=1s到t=2s的時(shí)間內(nèi),x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度先增大后減小 8.(2018·江西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體聯(lián)考)在某光滑水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系,一彈性繩置于y軸正半軸,A、B是繩上的兩質(zhì)點(diǎn)

7、,繩子的一端位于坐標(biāo)原點(diǎn)O,現(xiàn)讓繩子的該端以x=0.2sin5πt (m)的規(guī)律做簡諧運(yùn)動(dòng),形成一列沿y軸正方向傳播的橫波,某時(shí)刻波剛傳到A點(diǎn),波形如圖7所示,已知OA的距離為1.0m,OB的距離為4.0m,求: 圖7 (1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和波傳播的速度的大??; (2)繩上的B點(diǎn)在波峰位置的時(shí)刻. 9.(2017·湖北省武漢市2月調(diào)考)介質(zhì)中x軸上有兩個(gè)波源S1和S2,P是S1S2的中點(diǎn),x軸上的a點(diǎn)與P點(diǎn)相距d=2m,如圖8所示.兩波源同時(shí)開始沿y軸負(fù)方向振動(dòng),產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播,頻率相等,波速相等,振幅均為A,波長滿足1m<λ<4m.某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的位移為

8、2A. 圖8 (1)若波速為2.5m/s,波源S2發(fā)出的波剛傳播到a點(diǎn)時(shí),質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動(dòng)了多長時(shí)間? (2)求兩列波的波長. 10.如圖9所示實(shí)線是一列簡諧橫波在t1=0時(shí)刻的波形,虛線是這列波在t2=0.5s時(shí)刻的波形,這列波的周期T符合:3T

9、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度沒有直接關(guān)系,故B錯(cuò)誤;加偏振片的作用是減弱反射光的強(qiáng)度,從而增大透射光的強(qiáng)度,故C正確;D項(xiàng)中應(yīng)該是光從水中射向氣泡,故D錯(cuò)誤;麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,而赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,故E正確.] 2.BDE [如果兩個(gè)波源頻率不同,不能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;在圖示時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M是波峰與波峰疊加,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)振幅的和,質(zhì)點(diǎn)P是波谷與波峰疊加,是振動(dòng)減弱點(diǎn),位移為0,故質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時(shí)刻的高度差為2A,故B正確;兩列波干涉時(shí),兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處振動(dòng)始終加強(qiáng),波峰與波谷相遇處振動(dòng)始終減弱,質(zhì)點(diǎn)Q、M

10、是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)P、N是振動(dòng)減弱點(diǎn),再過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P、N還是振動(dòng)減弱點(diǎn),故C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)振幅的和,所以質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)一個(gè)周期,其路程為8A,故D正確;若質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的頻率為2.5Hz,周期為T=0.4s,由于1.7s=1.6s+0.1s=4T+T,則從圖示時(shí)刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下,故E正確.] 3.BCD [后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng),所以t=0.3s時(shí)e點(diǎn)后面的第6個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng),即質(zhì)點(diǎn)k開始振動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)k前面的質(zhì)點(diǎn)i第一次到達(dá)波峰,相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為x==0.5m,當(dāng)t=0.3s時(shí),波傳播了3.0m,所

11、以波速大小為v=m/s=10m/s,故波長為λ=vT=4m,故A錯(cuò)誤,B、C正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時(shí),波傳播時(shí)間t=s+×0.4s=0.5s,則質(zhì)點(diǎn)k運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.2s,質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為s=×0.2cm=8cm,故D正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間為t=s=0.35s,質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=s=0.25s=T,故質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的下方,故E錯(cuò)誤.] 4.ACE [由波的圖象可知λ=8m,則這列波的傳播速度為v==λf=8×2.5m/s=20m/s,故A正確;由已知條件無法判斷波的傳播方向,故B錯(cuò)誤;若波沿x軸正向傳播,傳播距離為1m=λ,Δt=T+nT(n=0,1

12、,2,3…),即Δt=0.05s+0.4n,當(dāng)n=3時(shí),Δt=1.25s;當(dāng)n=4時(shí),Δt=1.65s;若波沿x軸負(fù)方向傳播,則傳播距離為7m=λ,Δt=T+nT(n=0,1,2,3…),即Δt=0.35s+0.4n,Δt取值為0.35s、0.75s、1.15s、1.55s…,故C正確,D錯(cuò)誤;障礙物寬度為6m,與波長8m相差不多,則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故E正確.] 5.AB [A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)整體研究,整體在水平方向上只受彈簧的彈力,因?yàn)閺椈傻膹椓臀灰瞥烧?,所以回?fù)力F=-kx,而對(duì)A,在B給的靜摩擦力作用下,做往返運(yùn)動(dòng),設(shè)彈簧的形變量為x,彈簧的勁度系數(shù)為k,

13、A、B的質(zhì)量分別為M和m,根據(jù)牛頓第二定律得到整體的加速度為a=-,對(duì)A:Ff=|Ma|=,可見,作用在A上的靜摩擦力大小Ff與彈簧的形變量x成正比,滿足F=-kx形式,故兩者都做簡諧運(yùn)動(dòng),A、B正確;在簡諧運(yùn)動(dòng)過程中,B對(duì)A的靜摩擦力與位移方向相同或相反,B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做功,同理,A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B也做功,C錯(cuò)誤;由于A、B組成的系統(tǒng)中彈簧對(duì)系統(tǒng)做功,所以機(jī)械能不守恒,D錯(cuò)誤.] 6.BDE [兩列波波速相同,波長不同,根據(jù)v=λf,頻率不同,不能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;兩列波波速相同,波長分別為4m、6m,根據(jù)v=λf,頻率之比為3∶2,故B正確;平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位

14、移為零,兩列波單獨(dú)引起的速度大小不等、方向相同,故合速度不為零,故C錯(cuò)誤;平衡位置為x=8.5m處的質(zhì)點(diǎn),兩列波單獨(dú)引起的位移分別為A、A,故合位移大于振幅A,故D正確;兩列波傳播速度大小相同,實(shí)線波的頻率為2Hz,其周期為0.5s,由題圖可知:虛線波的周期為0.75s;從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過0.25s,實(shí)線波在平衡位置為x=5m的質(zhì)點(diǎn)處于波谷,而虛線波處于y軸上方,但不在波峰處,所以質(zhì)點(diǎn)的位移y<0,故E正確.] 7.BDE [由題圖甲可知波長λ=2m,由題圖乙可知周期T=2s,則波速為v==m/s=1m/s,由題圖乙可知,t=1s時(shí)x=2m處的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),由題圖甲根據(jù)“上坡下,下坡上”可知

15、該波沿x軸負(fù)方向傳播,故A錯(cuò)誤;t=1s和t=2s相差半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相反,即t=2s時(shí),x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故B正確;x=1m處的質(zhì)點(diǎn)和x=2m處的質(zhì)點(diǎn)相距半個(gè)波長,則兩處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相反,故C錯(cuò)誤;由于1s=,所以在1s的時(shí)間內(nèi),波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過的路程都是2A=2×5cm=10cm,故D正確;由題圖甲可知,t=1s時(shí)刻x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰,則在t=1s到t=2s的半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),該質(zhì)點(diǎn)從波峰運(yùn)動(dòng)到波谷,即速度先增大后減小,故E正確.] 8.(1)0.4s 5m/s (2)(0.7+0.4n) s(n=0,1,2…) 解析 (1)由簡諧

16、運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式x=0.2sin5πt (m)可知 ω=5π=, 解得T=0.4s,由題圖可知λ=2OA=2m,則波傳播的速度大小為v==m/s=5m/s. (2)由于AB之間的距離為(4-1)m=3m=1λ, 該波傳到B點(diǎn)用時(shí)t1=1T=0.6s,則從B開始振動(dòng)到處于波峰位置需要用時(shí)t2=(n=0,1,2…),故B在波峰的時(shí)刻為t=t1+t2=(0.7+0.4n) s(n=0,1,2…) 9.(1)1.6s (2)見解析 解析 (1)S1波傳到a點(diǎn)時(shí),S2波傳到距離a點(diǎn)2d的位置,則波程差:S2a-aS1=2d S2波剛傳到a點(diǎn)時(shí),質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間: Δt==1.6s (2

17、)因質(zhì)點(diǎn)a的振幅為2A,故a點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),則: S2a-aS1=nλ (n=0,1,2…) 由已知條件:1m<λ<4m 聯(lián)立解得:n=2,3 當(dāng)n=2時(shí),λ=2m 當(dāng)n=3時(shí),λ=m 10.(1)54m/s (2)58m/s (3)波向左傳播 解析 (1)波向右傳播時(shí),傳播距離Δx滿足Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3…) 由Δt=,波速v=知 傳播時(shí)間滿足Δt=kT+T(k=0,1,2,3…) 由3T

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