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2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做15 機(jī)械波和機(jī)械振動

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1、大題精做十五 機(jī)械波和機(jī)械振動 1.【2018年全國模擬】一列簡諧橫波在t=13?s時的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點(diǎn),圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像。求 (i)波速及波的傳播方向; (ii)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)。 【解析】(1)v=18?cm/s波沿負(fù)方向傳播;(2)xQ=9 cm 本題考查波動圖像、振動圖像、波動傳播及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 (ii)設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ。由圖(a)知,x=0處y=-A2=Asin(-30°),因此 xP=30°360°λ=3?cm④ 由圖(b)知,在t=0時Q點(diǎn)處于平衡位置,經(jīng)Δt=13?s,其振

2、動狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處,由此及③式有 xQ-xP=vΔt=6?cm⑤ 由④⑤式得,質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為 xQ=9?cm⑥ 1.【2018年全國模擬】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在x=0 和x=0.6 m處的兩個質(zhì)點(diǎn)A、B的振動圖象如圖所示.已知該波的波長大于0.6 m,求其波速和波長 【解析】由圖象可知,周期T=0.4 s 由于波長大于0.6 m,由圖象可知,波從A到B的傳播時間Δt=0.3 s 波速v=ΔxΔt,代入數(shù)據(jù)得v=2 m/s 波長λ=vT,代入數(shù)據(jù)得λ=0.8 m 2.【河南省模擬2018】如圖所示為一列簡諧橫波沿x軸傳播在t=0(實(shí)線)

3、和t=0.5s(虛線)時刻的波形圖。 (1)若t=0時刻,x=2.5m處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸負(fù)方向振動,求該質(zhì)點(diǎn)第一次回到t=0時刻的位置所經(jīng)過的最長時間; (2)若波動的周期T≤0.5s≤2T,則在1s內(nèi)波形傳播的距離為多少? 【解析】(1)已知在t=0時刻,x=2.5m處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動,波形向左平移,所以該波沿x軸的負(fù)方向傳播。結(jié)合圖像可知,該質(zhì)點(diǎn)回到t=0時刻的位置波形傳播的最小距離為x=1m,波傳播的速度v=3+k×40.5m/s(k=0,1,2,…),k=0時波速最小,最小速度為v=6m/s;x=2.5m處質(zhì)點(diǎn)回到t=0時刻的位置所用最長時間t=xv=16s (2)由于T

4、≤0.5s≤2T,若波沿x軸正向傳播,則0.5s內(nèi)波傳播的距離為x1=5m;波在1s內(nèi)傳播的距離為10m;若波沿x軸負(fù)向傳播,則0.5s內(nèi)波傳播的距離為x2=7m;波在1s內(nèi)傳播的距離為14m; 3.【2019屆遼寧省沈陽市模擬考試】如圖所示,是一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖,已知波的傳播速度v=4m/s。 ② 求x=2.5m,處質(zhì)點(diǎn)在0~4.5s內(nèi)通過的路程及t=4.5s時的位移。 ②此時A質(zhì)點(diǎn)的縱坐標(biāo)為2cm,試求從圖示時刻開始經(jīng)過多長時間A質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰?(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 【解析】①由圖知,波長λ=2m,則該波的周期為T=λv=24s=0.5s;

5、 質(zhì)點(diǎn)在一個周期內(nèi)通過的路程是4A,則質(zhì)點(diǎn)在0-4.5s內(nèi)通過的路程為s=tT×4A=4.50.5×4×4cm=144cm=1.44m; 由題可知:t=0時刻該質(zhì)點(diǎn)的位移x=4cm,所以t=4.5s=9T時質(zhì)點(diǎn)的位移為x=4cm。 ②由波動方程y=Asinωx得:4=4sinω×0.5,得ω=πrad/s 所以y=2cm時x=16m 則在A點(diǎn)左側(cè)第一個波峰傳到A點(diǎn)時,A點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰,波所傳的距離為: Δx=34λ+16m=53m 則A質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰時間為:t=Δxv=512s=0.42s。 4.【2019湖北省荊門市高三年級統(tǒng)考】如圖所示,為一列水平向右傳播的簡諧橫波在

6、某一時刻的波形圖,圖示時刻,波恰好從O點(diǎn)向右傳播了一個波長的距離。波速為0.6 m/s。P質(zhì)點(diǎn)的平衡位置坐標(biāo)為x =0.96m。從該時刻開始計(jì)時,問: ② 經(jīng)過多少時間,P 質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰? ②P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰時,通過的路程為多少? 【解析】①質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰所需的時間,就是初始時刻x =0.06m處的質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)傳到P點(diǎn)所需的時間 由波的圖像知:△x =0.96 -0.06 =0.9m 所以經(jīng)過時間為:t =△x/v =0.9/0.6 s =1.5s ②由波的圖像知,振幅

7、A =0.05m,波長λ =0.24m 所以波上質(zhì)點(diǎn)的振動周期T = λ /v =0.4s 由波的圖像知,從P點(diǎn)起振到第一次到達(dá)波峰歷時為: △t =34T 所以P通過的路程為:S =3 A =3×5cm=15cm. 5.【2019屆四川省廣安、眉山、內(nèi)江、遂寧高三第一次診斷性考試】如圖甲所示,一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,在t=0時刻剛好傳到坐標(biāo)原點(diǎn),圖乙為介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)M的振動圖像。求: (i)質(zhì)點(diǎn)M平衡位置的坐標(biāo); (ii)質(zhì)點(diǎn)M在0~7s時間內(nèi)的路程 【解析】(1)由圖可知:v=

8、λT=84=2m/s 經(jīng)過2s波傳至M點(diǎn),根據(jù)x=vt可知:經(jīng)2s波沿x軸負(fù)向傳播了4m,所以M點(diǎn)的平衡位置處于xM=-4m的位置 (2)在0-7s的時間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)M振動了5s,所以質(zhì)點(diǎn)的路程s=5A=50cm 故本題答案是:(1)xM=-4m;(2) S=50cm; 6.【2018屆普通高等學(xué)校高三招生全國統(tǒng)一考試】O、A兩點(diǎn)相距x=4m,現(xiàn)在O處放置一個波源,某時刻波源起振形成一列沿OA方向傳播的簡諧橫波。經(jīng)一段時間后A處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖所示,t=2s時,波源從平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動。 ② 求該簡諧橫波的傳播速度。 ②若將波源移至A處,并調(diào)整其振動頻率使O處質(zhì)點(diǎn)與波源振動

9、同步,求此時波源的頻率。 【解析】(1)由A處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像可知其周期為T=4s,t=2s時,A處質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動,而波源從平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動,故x=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3,…..) 又λ=vT,故該波的速度v=22n+1m/s(n=0,1,2,3,…..) (2)若O處質(zhì)點(diǎn)與波源振動同步,則x=kλ1(k=1,2,3,…..) 又媒質(zhì)沒有改變,其傳播速度應(yīng)該相同,故有λ1f1=v 整理可得f1=k4n+2Hz(n=0,1,2,3,…..;k=1,2,3,…..) 7.【河北武邑中學(xué)2018高三第三次調(diào)研考試】將一個力電傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測

10、量快速變化的力.圖甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),現(xiàn)將質(zhì)量為m=0.05kg的小擺球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉至A點(diǎn),此時細(xì)線處于張緊狀態(tài),釋放擺球,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回?cái)[動,其中B點(diǎn)為運(yùn)動中的最低位置,∠AOB=∠COB=θ;θ小于5°且是未知量.由計(jì)算機(jī)得到的細(xì)線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線如圖乙所示,且圖中t=0時刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動的時刻.試根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中所給的信息求:(取g=10m/s2?) ② 單擺的振動周期和擺長 ②擺球運(yùn)動過程中的最大速度. 【解析】①擺球受力分析如圖,小球在一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過最低點(diǎn),根據(jù)該規(guī)律,知: T=0.4π s=1.256s

11、由單擺的周期公式T=2πLg,得:L=gT24π2=10×0.16π24π2=0.4m. ②在最低點(diǎn)B,根據(jù)牛頓第二定律,有:Fmax-mg=mv2L 代入數(shù)據(jù)得:v=0.2 m/s 8.【江蘇省天一中學(xué)2018屆高考考前熱身卷】如圖所示,甲為某一列簡諧波t=t0時刻的圖象,乙是這列波上P點(diǎn)從這一時刻起的振動圖象,試討論: ② 波的傳播方向和傳播速度. ②求0~2.3 s內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)通過的路程. 【解析】(1)根據(jù)振動圖象可知判斷P點(diǎn)在t=t0時刻在平衡位置且向負(fù)的最大位移運(yùn)動,則波沿x軸正方向傳播,由甲圖可知,波長λ=2m,由乙圖可知,周期T=0.4s,則波速v=λT=20.4=5m/s (2)由于T=0.4s,則t=2.3s=534s,則路程x=4A×234=4×0.1×234=2.3m 6

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