2013高考物理 真題分類解析 專題19 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波
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1、2013高考物理分類解析 2013高考物理分類解析 專題十九、機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波 1. (2013高考福建理綜第16題)如圖,t=0時(shí)刻,波源在坐標(biāo)原點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向開始振動(dòng),振動(dòng)周期為0.4s,在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。下圖中能夠正確表示t=0.6時(shí)波形的圖是 答案:C 解析:波源振動(dòng)在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。t=0.6時(shí)沿x軸正、負(fù)兩方向各傳播1.5個(gè)波長(zhǎng),能夠正確表示t=0.6時(shí)波形的圖是C。 2.(2013高考上海物理第4題)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí),可能不同的物理量是 (A)位移 (B
2、)速度 (C)加速度 (D)回復(fù)力 答案:B 解析:做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí),位移相同,加速度相同,位移相同,可能不同的物理量是速度,選項(xiàng)B正確。 3.(2013高考上海物理第14題)一列橫波沿水平繩傳播,繩的一端在t=0時(shí)開始做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t(T<t<T),繩上某點(diǎn)位于平衡位置上方的最大位移處。則在2t時(shí),該點(diǎn)位于平衡位置的 (A)上方,且向上運(yùn)動(dòng) (B)上方,且向下運(yùn)動(dòng) (C)下方,且向上運(yùn)動(dòng) (D)下方,且向下運(yùn)動(dòng) 答案:B 解析:由于再經(jīng)過T時(shí)間,該點(diǎn)才能位于平衡位置上方的最大位移處,所以在2t時(shí),該點(diǎn)位于平衡位置的上方,且向上
3、運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確。 4.(2013全國(guó)高考大綱版理綜第21題)在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上50 m直跑道的兩端,分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器。兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長(zhǎng)為5 m的聲波。一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā),向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10 m。在此過程中,他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為( ) A.2 B.4 C.6 D.8 .答案:B 解析:向某一端點(diǎn)每緩慢行進(jìn)2.5m,他距離兩波源的路程差為5m,聽到揚(yáng)聲器聲音強(qiáng),緩慢行進(jìn)10 m,他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為
4、4次,選項(xiàng)B正確。
5(2013全國(guó)新課標(biāo)理綜1第34題)(1) (6分)如圖,a. b, c. d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn).相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2m、4m和6m一列簡(jiǎn)諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)。下列說法正確的是 (填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)I個(gè)得3分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得6分。每選錯(cuò)I個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處
B.在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)
C..質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后,其振動(dòng)周期為4s
D..在4s 5、質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)
E..當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)b一定向上運(yùn)動(dòng)
答案:ACD
解析:根據(jù)題述“在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)”可知周期為T=4s。波長(zhǎng)λ=vT=2×4m=8m。在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處,選項(xiàng)A正確。在t=3s時(shí)刻波傳播到質(zhì)點(diǎn)C,在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好回到平衡位置,在t=6s時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后,其振動(dòng)周期為4s,選項(xiàng)C正確。在4s 6、天津理綜物理第7題)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播,該直線上平衡位置相距9m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如右圖所示.下列描述該波的圖象可能正確的是
答案:AC
解析:由振動(dòng)圖象可知,在t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)a處在波峰位置,質(zhì)點(diǎn)b處在平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)簡(jiǎn)諧橫波沿直線由a向b傳播,有,λ+nλ=9,解得波長(zhǎng)的表達(dá)式:λ=m,(n=0,1,2,3,4···),其波長(zhǎng)可能值為12m,5.14m,···,選項(xiàng)C正確。當(dāng)簡(jiǎn)諧橫波沿直線由b向a傳播,有,λ+nλ=9,解得波長(zhǎng)的表達(dá)式:λ=,(n=0,1,2,3,4···),其波長(zhǎng)可能值為36m,7.2m,4m,···,選項(xiàng)A正確。。
7(2013高考江蘇 7、物理第12B題)(1)如題12B-1圖所示的裝置,彈簧振子的固有頻率是4Hz。 現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手,給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力,測(cè)得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1Hz,則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為___▲____。
(A)1Hz
(B)3Hz
(C)4Hz
(D)5Hz
答案:B. (1)A解析:根據(jù)受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1Hz,選項(xiàng)A正確。
8.(2013高考上海物理第23題)如圖,在:半徑為2.5m的光滑圓環(huán)上切下一小段圓弧,放置于豎直平面內(nèi),兩端點(diǎn)距最低點(diǎn)高度差H為1cm。將小環(huán)置于圓弧端點(diǎn)并從靜止釋放,小環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所需的最短時(shí)間為____s,在最低點(diǎn)處 8、的加速度為____m/s2。(取g=10m/s2)
答案:0.785 0.08
解析:小環(huán)運(yùn)動(dòng)沿圓弧的運(yùn)動(dòng)可類比于單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),小環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所需的最短時(shí)間為t=T/4==0.785s。由機(jī)械能守恒定律,mgH=mv2,在最低點(diǎn)處的速度為v=。在最低點(diǎn)處的加速度為a===0.08m/s2。
9(2013全國(guó)新課標(biāo)理綜II第34題)34.(1)如圖。一輕彈簧一端固定,另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子,該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平桌面上左右振動(dòng)。振幅為A0,周期為T0.,。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí),a、b之間的粘膠脫開;以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和 9、T,則:A A0(填“>”、“ <”或 “=”), T T0(填“>”、“ <”或 “=”),
34.(1)<(3分) <(2分)
【命題意圖】本題考查彈簧振子的機(jī)械振動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn),意在考查考生靈活應(yīng)用知識(shí)分析問題的能力。
【解題思路】小球通過平衡位置時(shí)彈性勢(shì)能為零,動(dòng)能最大。向右通過平衡位置,a由于受到彈簧彈力做減速運(yùn)動(dòng),b做勻速運(yùn)動(dòng)。小物塊a與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能小于原來系統(tǒng),所以小物塊a的振幅減小,A 10、13高考安徽理綜第21題I)根據(jù)單擺周期公式,可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取H鐖D1所示,將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上,下端系一小鋼球,就做成了單擺。
(1) 用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑,求數(shù)如圖2所示,讀數(shù)為_______mm。
(2) 以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法,其中正確的有_______。
a.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的,并且盡可能長(zhǎng)一些
b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的
c.為了使擺的周期大一些,以方便測(cè)量,開始時(shí)拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度
d.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置大于5度,在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí),此時(shí)間間 11、隔△t即為單擺周期T
e.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5度,釋放擺球,當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后,從平衡位置開始計(jì)時(shí),記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間△t,則單擺周期
【答案】18.6mm abe
【 解析】(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則,游標(biāo)卡尺的讀數(shù):18mm+0.1×6mm=18.6mm;(2)abe擺線要選擇細(xì)些可減小阻力;伸縮性小些的,保證擺長(zhǎng)不變;并且盡可能長(zhǎng)一些,在合適的振幅下,擺角小。所以擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的,并且盡可能長(zhǎng)一些,選項(xiàng)a正確。擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的,可減小空氣阻力的影響,選項(xiàng)b正確。為了使擺的周期大一些,以方便測(cè)量,可增大擺長(zhǎng)。開始 12、時(shí)拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度,可能導(dǎo)致擺角大于10°,使誤差增大,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。拉開擺球,使擺線偏離平衡位置小于5度,在擺球通過平衡位置的同時(shí)開始計(jì)時(shí),測(cè)量單擺運(yùn)動(dòng)50個(gè)周期的時(shí)間t,則單擺周期T=t/50,選項(xiàng)d錯(cuò)誤e正確。
11 .(2013高考北京理綜第15題) 一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波,波速為4m/s。某時(shí)刻波形如圖所示,下列說法正確的是
A. 這列波的振幅為4cm
B. 這列波的周期為1s
C. 此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
D. 此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0
答案:D
解析:這列波的振幅為2cm,波長(zhǎng)λ=8cm,這列波的周期為T=λ/ 13、v=2s,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),加速度為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。
12.(2013高考四川理綜第5題)圖1是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=1.25s時(shí)的波形圖,已知c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5s起振。則圖2所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于
A.
B.
C.
D.
12.D
解析:根據(jù)題述“C位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5s起振”可知波動(dòng)周期為1s,波沿x軸正方向傳播。畫出t=0時(shí)的波形圖如圖。則圖2所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于,選項(xiàng)D正確。
13(2013高考山東理綜第37(1)題)(1)如圖甲所示,在某一均勻介質(zhì)中,AB是振動(dòng)情況完全 14、相同的兩個(gè)波源,其簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x=0.1sin(20πt)m,介質(zhì)中P點(diǎn)與A、B兩波源間的距離分別為4m和5m。兩波源形成的簡(jiǎn)諧橫波分別沿AP、BP方向傳播,波速都是10m/s。
①求簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)。
②P點(diǎn)的振動(dòng) (填寫“加強(qiáng)”或“減弱”)(2)①②
解析:①設(shè)簡(jiǎn)諧橫波的波速為v,波長(zhǎng)為λ,周期為T,由題意知
T=0.1s,
由波速公式v=λ/T,
代入數(shù)據(jù)得:λ=1m。
②加強(qiáng)。
14.(20分)
(2013高考安徽理綜第24題)如圖所示,質(zhì)量為M\傾角為α的斜面體(斜面光滑且足夠長(zhǎng))放在粗糙的水平地面上,底部與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,斜面頂端 15、與勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)彈簧相連,彈簧的另一端連接著質(zhì)量為m的物塊。壓縮彈簧使其長(zhǎng)度為3L/4時(shí)將物塊由靜止開始釋放,且物塊在以后的運(yùn)動(dòng)中,斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g。
(1)求物塊處于平衡位置時(shí)彈簧的長(zhǎng)度;
(2)選物塊的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)軸,用x表示物塊相對(duì)于平衡位置的位移,證明物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);
(3)求彈簧的最大伸長(zhǎng)量;
(4)為使斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài),動(dòng)摩擦因數(shù)μ應(yīng)滿足什么條件(假設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力)?
【 解析】
(1) 設(shè)物塊在斜面上平衡時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為△L,有
mgsinα-k△L=0,
得: 16、△L=,
此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)+△L=L+。.
(2)當(dāng)物塊位移為x時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x+△L,物塊所受合力為
F合=mgsinα-k(x+△L)
聯(lián)立以上各式解得F合=-kx,
可知物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
(3)物塊做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅為,
由對(duì)稱性可知,最大伸長(zhǎng)量為,
(4)設(shè)物塊位移x為正,則斜面體受力情況如圖所示。由于斜面平衡,所以有:
水平方向:f+FN1sinα-Fcosα=0,
豎直方向:FN2-Mg-FN1cosα-F sinα=0,
又F=k(x+△L),F(xiàn)N1=mgcosα,
聯(lián)立解得:f=kxcosα,F(xiàn)N2=Mg+mg+kxsinα。
為使斜面體始終處于靜止,結(jié)合牛頓第三定律,應(yīng)有│f │≤μFN2,所以:
μ≥=。
當(dāng)x=-A時(shí)上式右端達(dá)到最大值,于是有:
μ≥。
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