《高考物理 考前十天回歸教材十二 (機(jī)械振動 機(jī)械波)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理 考前十天回歸教材十二 (機(jī)械振動 機(jī)械波)(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、 (機(jī)械振動 機(jī)械波)
第Ⅰ卷(選擇題,共40分)
一、選擇題(本題共10小題,每題4分,共40分.有的小題只有一個選項(xiàng)正確,有的小題有多個選項(xiàng)正確,把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))
1.(2011·重慶卷)介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的波源在t=0時刻開始振動,產(chǎn)生的簡諧波沿x軸正向傳播,t0時刻傳到L處,波形如圖1所示.下列能描述x0處質(zhì)點(diǎn)振動的圖象是( )
圖1
解析:因波沿x軸正向傳播,由“上下坡法”可知t=t0時L處的質(zhì)點(diǎn)振動方向向下,可知x0處的起振方向向下,故A、B兩項(xiàng)均錯;還可判斷x0處的質(zhì)點(diǎn)振動方向也向下,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯誤.
答案:C
圖2
2、
2.如圖2是甲、乙兩個單擺做簡諧運(yùn)動的圖象,以向右的方向作為擺球偏離平衡位置位移的正方向,從t=0時刻起,當(dāng)甲第一次到達(dá)右方最大位移處時( )
A.乙在平衡位置的左方,正向右運(yùn)動
B.乙在平衡位置的左方,正向左運(yùn)動
C.乙在平衡位置的右方,正向右運(yùn)動
D.乙在平衡位置的右方,正向左運(yùn)動
解析:當(dāng)甲第一次到達(dá)正向最大位移處時是在1.5 s末,從圖象可以看出此時乙的位移為正,即乙在平衡位置右側(cè);另外,位移圖象斜率表示速度,此時乙的斜率為負(fù),即表示乙在向左運(yùn)動.
答案:D
圖3
3.如圖3所示,是一個單擺的共振曲線(g取10 m/s2)( )
A.此單擺的擺長約為2.8
3、m
B.此單擺的周期約為0.3 s
C.若擺長增大,共振曲線的峰值向上移動
D.若擺長增大,共振曲線的峰值向右移動
解析:由單擺的共振曲線知,當(dāng)驅(qū)動力的頻率為0.3 Hz對單擺發(fā)生共振,因此單擺的固有頻率為0.3 Hz,固有周期為T0= s,故B錯;由T=2π得單擺的擺長l約為l=≈2.8 m,所以A對;當(dāng)擺長增大時,周期變大,固有頻率變小,曲線的峰值應(yīng)向左移,故C、D均錯.
答案:A
圖4
4.如圖4所示,將小球甲、乙、丙(都可視為質(zhì)點(diǎn))分別從A、B、C三點(diǎn)由靜止同時釋放,最后都到達(dá)豎直面內(nèi)圓弧的最低點(diǎn)D,其中甲是從圓心A出發(fā)做自由落體運(yùn)動,乙沿弦軌道從一端B到達(dá)另一端D,
4、丙沿圓弧軌道從C點(diǎn)運(yùn)動到D,且C點(diǎn)很靠近D點(diǎn).如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判斷正確的是( )
A.甲球最先到達(dá)D點(diǎn),乙球最后到達(dá)D點(diǎn)
B.甲球最先到達(dá)D點(diǎn),丙球最后到達(dá)D點(diǎn)
C.丙球最先到達(dá)D點(diǎn),乙球最后到達(dá)D點(diǎn)
D.甲球最先到達(dá)D點(diǎn),無法判斷哪個球最后到達(dá)D點(diǎn)
解析:甲球運(yùn)動時間t1=,乙球運(yùn)動時間t2,設(shè)BD傾角為θ,則a=gsinθ.BD長為2Rsinθ.故2Rsinθ=gsinθt22,t2=2,丙球做簡諧運(yùn)動,t3=×2π=.
答案:A
5.(2011·四川卷)如下圖5為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形圖,當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時的振動狀態(tài)傳播到P點(diǎn)時,則(
5、 )
圖5
A.1 cm
6、經(jīng)過0.01 s質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為0.4 m
B.從圖示時刻開始,質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先到平衡位置
C.若此波遇到另一列波并產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋,則另一列波的頻率為50 Hz
D.若該波在傳播中遇到寬約3.999 m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
解析:由題圖可判斷出λ=4 m.T=λ/v=0.02 s,經(jīng)過0.01 s質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為2個振幅即0.4 m.故選項(xiàng)A是正確的.質(zhì)點(diǎn)b先向下振動,再向上振動,而質(zhì)點(diǎn)a直接向下振動,所以質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a后到平衡位置,故選項(xiàng)B是錯誤的.若此波遇到另一列波并產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋,則它們的頻率必相等,為50 Hz,故選項(xiàng)C是正確的.寬度3.999 m與λ=4
7、m相差不多,所以能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)D是正確的.
答案:ACD
7.(2009·重慶高考)同一音叉發(fā)出的聲波同時在水和空氣中傳播,某時刻的波形曲線見圖8,以下說法正確的是( )
圖8
A.聲波在水中波長較大,b是水中聲波的波形曲線
B.聲波在空氣中波長較大,b是空氣中聲波的波形曲線
C.水中質(zhì)點(diǎn)振動頻率較高,a是水中聲波的波形曲線
D.空氣中質(zhì)點(diǎn)振動頻率較高,a是空氣中聲波的波形曲線
解析:本題考查波在不同的介質(zhì)中傳播時波長、頻率和波速之間的關(guān)系,以及波的圖象等知識,意在考查考生對機(jī)械波的掌握情況.因聲波的波速在水中較空氣中快,而波的頻率等于振源的振動頻率,則聲波
8、在水和空氣中傳播的頻率相同,再由v=λf知,聲波在水中傳播的波長長.
答案:A
圖9
8.(2009·浙江高考)一列波長大于1 m的橫波沿著x軸正方向傳播,處在x1=1 m和x2=2 m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的振動圖象如圖9所示.由此可知( )
A.波長為 m
B.波速為1 m/s
C.3 s末A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同
D.1 s末A點(diǎn)的振動速度大于B點(diǎn)的振動速度
解析:本題考查振動圖象和波的知識,意在考查考生理解振動圖象的含義及與波的知識.由振動圖象可知,振動的周期為4 s,3 s末質(zhì)點(diǎn)A的位移為-2 cm,質(zhì)點(diǎn)B的位移為零,C錯;1 s末質(zhì)點(diǎn)A的振動速度為零,質(zhì)點(diǎn)B的振動速度最
9、大,D錯;由圖可知AB兩點(diǎn)相距為λ,所以其波長為 m,波速為 m/s,A正確,B錯.
答案:A
圖10
9.(2010·全國卷Ⅱ)一簡諧橫波以4m/s的波速沿x軸正方向傳播.已知t=0時的波形如圖10所示,則( )
A.波的周期為1s
B.x=0處的質(zhì)點(diǎn)在t=0時向y軸負(fù)向運(yùn)動
C.x=0處的質(zhì)點(diǎn)在t=s時速度為0
D.x=0處的質(zhì)點(diǎn)在t=s時速度值最大
解析:根據(jù)題圖可知,波長λ=4 m,則周期T=λ/v=1 s,選項(xiàng)A正確;波沿x軸正方向傳播,則x=0處的質(zhì)點(diǎn)在t=0時向y軸負(fù)向運(yùn)動,選項(xiàng)B正確;x=0處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過 s(T/4)到達(dá)平衡位置下方但沒有達(dá)到負(fù)向最大位移處
10、,因而選項(xiàng)C、D均錯.
答案:AB
圖11
10.一列簡諧橫波以1 m/s的速度沿繩子由A向B傳播.質(zhì)點(diǎn)A、B間的水平距離x=3 m,如圖11所示.若t=0時質(zhì)點(diǎn)A剛從平衡位置開始向上振動,其振動方程為y=2sint cm.則B點(diǎn)的振動圖象為下圖中的( )
解析:T==4 s,λ=vT=4 m,從A傳到B需3 s,且B點(diǎn)起振動方向向上,B對.
答案:B
第Ⅱ卷(非選擇題,共60分)
二、填空題(本題共2小題,每題8分,共16分)
11.單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中
圖12
(1)實(shí)驗(yàn)時用20分度的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖12甲所示,該擺球的直徑d=__
11、______ mm.
(2)接著測量了擺線的長度為l0,實(shí)驗(yàn)時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示,則重力加速度的表達(dá)式g=________(用題目中的物理量表示).
(3)某小組改變擺線長度l0,測量了多組數(shù)據(jù).在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時,甲同學(xué)把擺線長l0作為擺長,直接利用公式求出各組重力加速度值再求出平均值;乙同學(xué)作出T2-l0圖象后求出斜率,然后算出重力加速度.兩同學(xué)處理數(shù)據(jù)的方法對結(jié)果的影響是:甲________,乙________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”).
解析:(1)從游標(biāo)卡尺上讀出擺球直徑d=14.15 mm.
(2)由F-t圖象,單擺周期T=4t
12、0,擺長l=l0+
根據(jù)T=2π,g=
(3)實(shí)際擺長為l0+d,故甲同學(xué)測量結(jié)果偏小,而乙同學(xué)處理數(shù)據(jù)的方法對測量結(jié)果無影響.
答案:(1)14.15 (2) (3)偏小 無影響
12.(2011·上海卷)兩列簡諧波沿x軸相向而行,波速均為v=0.4 m/s,兩波源分別位于A、B處,t=0時的波形如圖13所示.當(dāng)t=2.5 s時,M點(diǎn)的位移為________cm,N點(diǎn)的位移為________cm.
圖13
解析:由圖可知,兩列波的波長分別為λA=0.2 m,λB=0.4 m,波源的起振方向都沿y軸負(fù)方向,可知兩波的周期分別為TA==0.5 s,TB==1 s.由于t=0時M點(diǎn)
13、距A波波前0.5 m ,距B波波前0.3 m,故兩波傳播到M點(diǎn)時經(jīng)歷的時間分別為ΔtA=1.25 s,ΔtB=0.75 s.當(dāng)t=2.5 s時,A波使M點(diǎn)已振動的時間為t-ΔtA=1.25 s=TA,引起質(zhì)點(diǎn)M的位移xA=0;B波使M點(diǎn)已振動的時間為t-ΔtB=1.75 s=1TB,引起質(zhì)點(diǎn)M位移xB=2.0 cm,由波的疊加可知此時質(zhì)點(diǎn)M的位移x=xA+xB=2.0 cm.N點(diǎn)位移可用同樣的方法判定.
答案:2 0
三、計算題(本題共4小題,13、14題各10分,15、16題各12分,共44分,計算時必須有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
13.(2011·江蘇卷)將
14、一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛,下端系上質(zhì)量為m的物塊.將物塊向下拉離平衡位置后松開,物塊上下做簡諧運(yùn)動,其振動周期恰好等于以物塊平衡時彈簧的伸長量為擺長的單擺周期.請由單擺的周期公式推算出該物塊做簡諧運(yùn)動的周期T.
解析:單擺周期公式T=2π,且kl=mg
解得T=2π
答案:見解析
圖14
14.(2011·山東卷)如圖14所示,一列簡諧橫波沿x軸傳播,實(shí)線為t1=0時的波形圖,此時P質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動,虛線為t2=0.01 s時的波形圖.已知周期T >0.01 s.
①波沿x軸________(填“正”或“負(fù)”)方向傳播.
②求波速.
解析:①根據(jù)“下坡上”判斷,
15、向正方向傳播.
②由題意知,λ=8 m
t2-t1=T①
v=②
聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)解得
v=100 m/s.③
答案:①正?、?00 m/s
15.有一種沙漠蝎子既沒有眼睛,也沒有耳朵.它捕食獵物靠的是一種地震儀式的本領(lǐng).它有八條腿,趴伏時大致對稱地放置在軀體四周(如圖15所示).不遠(yuǎn)處的小蟲一有騷動,就會在沙面上引起一陣地震波.蝎子從哪只腿先感到地震波就能判斷小蟲所在的方向,并從P波和S波到達(dá)的時間差就可以“算出”小蟲到它的距離.方位和距離都知道了,它就能撲上去捕獲小蟲了.已知P波速度為150 m/s,S波速度為50 m/s.如果兩波到達(dá)沙漠蝎子的時間差為3.5×10-3
16、s,則小蟲離它的距離多大?
圖15
解析:從P波和S波到達(dá)沙漠蝎子的時間差及其波速即可確定小蟲與沙漠蝎子間的距離,根據(jù)x=vt,結(jié)合題意有:-=Δt,即:-=3.5×10-3 s,解得:x=0.2625 m≈26 cm.
答案:26 cm
16.如圖16所示,在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源S,它沿y軸做頻率為50 Hz,振幅為2 cm的簡諧振動,形成的波可沿x軸正、負(fù)方向傳播,波速為20 cm/s,開始振動時,S恰好通過O點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動,求:
圖16
(1)當(dāng)S完成第一次全振動時,畫出此時的波形圖.
(2)如圖,波傳到坐標(biāo)為x1=2.7 cm的M點(diǎn)時,還要經(jīng)過多長時間才能傳到N點(diǎn)?波傳到N點(diǎn)時,M點(diǎn)在什么位置?
解析:(1)波形圖象如圖17:
圖17
(2)當(dāng)波到達(dá)M點(diǎn)時,波也已經(jīng)傳到x=-2.7 cm的位置.還要再經(jīng)過t=Δx/v=0.01 s才能傳到N點(diǎn).
當(dāng)波傳播到N點(diǎn)時,M點(diǎn)已經(jīng)振動了半個周期,故M點(diǎn)正在平衡位置且正在向y軸負(fù)向運(yùn)動.
答案:(1)見解析 (2)0.01 s M點(diǎn)正在平衡位置