《(全國通用)2020版高考物理一輪復習 第十四章 微專題83 機械振動和機械波加練半小時(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《(全國通用)2020版高考物理一輪復習 第十四章 微專題83 機械振動和機械波加練半小時(含解析)(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、機械振動和機械波
[方法點撥] (1)能運用簡諧運動的特點、公式和圖象分析解決問題.(2)掌握波長、頻率和波速的關系及相關計算,并注意結果的多解性.
1.(多選)下列說法中正確的是( )
A.軍隊士兵過橋時使用便步,是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象
B.機械波的傳播速度與振源的振動速度相等
C.拍攝玻璃櫥窗內的物品時,往往在鏡頭前加裝一個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,是因為光線從氣泡中射向水中時,一部分光在界面上發(fā)生了全反射
E.赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在
2.(多選)(2018·福建省漳州市質檢)如圖1,兩個頻率相同、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,其中實線和虛線分別表示兩列波的波峰和波谷,t=0時刻M是波峰與波峰相遇的點,下列說法正確的是( )
圖1
A.如果兩個波源頻率不同,也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象
B.質點P和質點M在圖示時刻的高度差為2A
C.質點Q、M是振動加強點,再過半個周期,質點P、N也成為振動加強點
D.質點M振動一個周期,其路程為8A
E.若質點M振動的頻率為2.5Hz,則從圖示時刻起經(jīng)1.7s后質點M的運動方向豎直向下
3.(多選)(2018·河南省商丘市統(tǒng)考)如圖2所示,a、b、c、…k是彈性介質中等距離分布在一條直線上的若干個質點,t=0時刻,處在e處的波源從平衡位置開
3、始向上做簡諧運動,形成在質點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,后一個質點比前一個質點遲0.05s開始振動.t=0.3s時,直線上距波源e點2m處的某質點第一次達到最高點,則下列判斷正確的是( )
圖2
A.該機械波的傳播速度大小為5m/s
B.該機械波的波長為4m
C.圖中相鄰兩個質點間距為0.5m
D.當質點a經(jīng)過的路程為12cm時,質點k經(jīng)過的路程為8cm
E.當質點b在平衡位置向下運動時,質點c位于平衡位置的上方
4.(多選)(2018·安徽省合肥一中測試)如圖3所示,一簡諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播,實線a為t=0
4、時刻的波形圖線,虛線b為t=Δt時刻的波形圖線,已知該簡諧橫波波源振動的頻率為f=2.5Hz,虛線b與x軸交點P的橫坐標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,一輕質彈簧一端固定,另一端與B相連,在彈性限度范圍內,A和B一起在光滑水平面上做往復運動(不計空氣阻力),則下列說法正確的是( )
圖4
A.物體A和B一起做簡諧運動
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A的靜摩擦力對A做功,而A對B的靜摩擦力對B不做功
D.物體A和B組成的系統(tǒng)機械能守恒
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.實線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播,虛線波沿x軸負方向傳播.某時刻兩列波在如圖5所示區(qū)域相遇,則( )
圖5
A.在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象
B.實線波和虛線波的頻率之比為3∶2
C.平衡位置為x=6m處的質點此刻速度為零
D.平衡位置為x=8.5m處的質點此刻位移y>20cm
E.從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s,平衡位置為x=5m處的質點的位移
6、y<0
7.(多選)(2018·河南省南陽市統(tǒng)考)某橫波在介質中沿x軸傳播,如圖6甲是t=1s時的波形圖,圖乙是介質中x=2m處質點的振動圖象,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,x=2m處質點的振動方向沿y軸負向
C.x=1m處質點和x=2m處質點振動步調總相同
D.在1s的時間內,波動圖象上任意質點通過的路程都是10cm
E.在t=1s到t=2s的時間內,x=0.5m處的質點運動速度先增大后減小
8.(2018·江西省重點中學協(xié)作體聯(lián)考)在某光滑水平面上建立xOy直角坐標系,一彈性繩置于y軸正半軸,A、B是繩上的兩質點
7、,繩子的一端位于坐標原點O,現(xiàn)讓繩子的該端以x=0.2sin5πt (m)的規(guī)律做簡諧運動,形成一列沿y軸正方向傳播的橫波,某時刻波剛傳到A點,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)質點振動的周期和波傳播的速度的大?。?
(2)繩上的B點在波峰位置的時刻.
9.(2017·湖北省武漢市2月調考)介質中x軸上有兩個波源S1和S2,P是S1S2的中點,x軸上的a點與P點相距d=2m,如圖8所示.兩波源同時開始沿y軸負方向振動,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.某一時刻質點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點時,質點a已經(jīng)振動了多長時間?
(2)求兩列波的波長.
10.如圖9所示實線是一列簡諧橫波在t1=0時刻的波形,虛線是這列波在t2=0.5s時刻的波形,這列波的周期T符合:3T
9、質點振動速度沒有直接關系,故B錯誤;加偏振片的作用是減弱反射光的強度,從而增大透射光的強度,故C正確;D項中應該是光從水中射向氣泡,故D錯誤;麥克斯韋預言了電磁波的存在,而赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在,故E正確.]
2.BDE [如果兩個波源頻率不同,不能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,故A錯誤;在圖示時刻,質點M是波峰與波峰疊加,是振動加強點,振動加強點的振幅等于兩列波單獨傳播時振幅的和,質點P是波谷與波峰疊加,是振動減弱點,位移為0,故質點P和質點M在圖示時刻的高度差為2A,故B正確;兩列波干涉時,兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處振動始終加強,波峰與波谷相遇處振動始終減弱,質點Q、M
10、是振動加強點,質點P、N是振動減弱點,再過半個周期,質點P、N還是振動減弱點,故C錯誤;質點M是振動加強點,振動加強點的振幅等于兩列波單獨傳播時振幅的和,所以質點M振動一個周期,其路程為8A,故D正確;若質點M振動的頻率為2.5Hz,周期為T=0.4s,由于1.7s=1.6s+0.1s=4T+T,則從圖示時刻起經(jīng)1.7s后質點M的運動方向豎直向下,故E正確.]
3.BCD [后一個質點比前一個質點遲0.05s開始振動,所以t=0.3s時e點后面的第6個質點開始振動,即質點k開始振動,所以質點k前面的質點i第一次到達波峰,相鄰兩個質點間距為x==0.5m,當t=0.3s時,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錯誤,B、C正確;當質點a經(jīng)過的路程為12cm時,波傳播時間t=s+×0.4s=0.5s,則質點k運動時間為0.2s,質點k經(jīng)過的路程為s=×0.2cm=8cm,故D正確;當質點b在平衡位置向下運動時,經(jīng)歷的時間為t=s=0.35s,質點c運動時間為t=s=0.25s=T,故質點c位于平衡位置的下方,故E錯誤.]
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n=3時,Δt=1.25s;當n=4時,Δt=1.65s;若波沿x軸負方向傳播,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運動,對整體研究,整體在水平方向上只受彈簧的彈力,因為彈簧的彈力和位移成正比,所以回復力F=-kx,而對A,在B給的靜摩擦力作用下,做往返運動,設彈簧的形變量為x,彈簧的勁度系數(shù)為k,
13、A、B的質量分別為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,故兩者都做簡諧運動,A、B正確;在簡諧運動過程中,B對A的靜摩擦力與位移方向相同或相反,B對A的靜摩擦力對A做功,同理,A對B的靜摩擦力對B也做功,C錯誤;由于A、B組成的系統(tǒng)中彈簧對系統(tǒng)做功,所以機械能不守恒,D錯誤.]
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處的質點此刻位
14、移為零,兩列波單獨引起的速度大小不等、方向相同,故合速度不為零,故C錯誤;平衡位置為x=8.5m處的質點,兩列波單獨引起的位移分別為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;從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s,實線波在平衡位置為x=5m的質點處于波谷,而虛線波處于y軸上方,但不在波峰處,所以質點的位移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x=2m處的質點向上運動,由題圖甲根據(jù)“上坡下,下坡上”可知
15、該波沿x軸負方向傳播,故A錯誤;t=1s和t=2s相差半個周期,質點的振動情況完全相反,即t=2s時,x=2m處質點的振動方向沿y軸負方向運動,故B正確;x=1m處的質點和x=2m處的質點相距半個波長,則兩處質點振動步調總相反,故C錯誤;由于1s=,所以在1s的時間內,波動圖象上任意質點通過的路程都是2A=2×5cm=10cm,故D正確;由題圖甲可知,t=1s時刻x=0.5m處的質點位于波峰,則在t=1s到t=2s的半個周期的時間內,該質點從波峰運動到波谷,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、運動的表達式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點用時t1=1T=0.6s,則從B開始振動到處于波峰位置需要用時t2=(n=0,1,2…),故B在波峰的時刻為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點時,S2波傳到距離a點2d的位置,則波程差:S2a-aS1=2d
S2波剛傳到a點時,質點a已經(jīng)振動的時間:
Δt==1.6s
(2
17、)因質點a的振幅為2A,故a點是振動加強點,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n=2時,λ=2m
當n=3時,λ=m
10.(1)54m/s (2)58m/s (3)波向左傳播
解析 (1)波向右傳播時,傳播距離Δx滿足Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3…)
由Δt=,波速v=知
傳播時間滿足Δt=kT+T(k=0,1,2,3…)
由3T