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2019-2020年高三物理第二輪專題復(fù)習(xí) 振動和波試題 1.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動。勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動。把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期。若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運(yùn)動，振動圖線如圖2所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達(dá)到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖3所示。 若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，Y表示受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則 A.由圖線可知T0=4 s B.由圖線可知T0=8 s C.當(dāng)T在4 s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比4 s小得多或大得多時，Y很小 D.當(dāng)T在8 s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比8 s小得多或大得多時，Y很小 2.某同學(xué)看到一只鳥落在樹枝上的P處，樹枝在10s內(nèi)上下振動了6次。鳥飛走后，他把50g的砝碼掛在P處，發(fā)現(xiàn)樹枝在10 s內(nèi)上下振動了12次。將50g的砝碼換成500g砝碼后，他發(fā)現(xiàn)樹枝在15 s內(nèi)上下振動了6次。你估計(jì)鳥的質(zhì)量最接近 A.50 g B.200 g C.500 g D.550 g 3.一單擺做小角度擺動，其振動圖象如圖，以下說法正確的是 A.t1時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最小 B.t2時刻擺球速度為零，懸線對它的拉力最小 C.t3時刻擺球速度為零，懸線對它的拉力最大 D.t4時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最大 4.如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形。當(dāng)R點(diǎn)在t=0時的振動狀態(tài)傳到S點(diǎn)時，PR范圍內(nèi)（含P、R）有一些質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動，這些質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)取值范圍是 A.2 cm≤x≤4 cm B.2 cm＜x＜4 cm C.2 cm≤x＜3 cm D.2 cm＜x≤3 cm 5.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，周期為0.50s。某一時刻，離開平衡位置的位移都相等的名質(zhì)元依次為P1,P2,P3,……。已知P1和P2之間的距離為20cm，P2和P3之間的距離為80cm，則P1的振動傳到P2所需的時間為 A.0.50s B.0.13s C.0.10s D.0.20s 6．一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻其波形如圖所示。下列說法正確的是 A．由波形圖可知該波的波長 B．由波形圖可知該波的周期 C．經(jīng)周期后質(zhì)元P運(yùn)動到Q點(diǎn) D．經(jīng)周期后質(zhì)元R的速度變?yōu)榱? 7．一列簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形圖如圖所示，a 、b 、c為三個質(zhì)元，a 正向上運(yùn)動。由此可知 A．該波沿x 軸正方向傳播 B．c 正向上運(yùn)動 C．該時刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置 D．該時刻以后，b比c先到達(dá)離平衡位置最遠(yuǎn)處 8.一列簡諧機(jī)械橫波某時刻的波形圖如圖所示，波源的平衡位置坐標(biāo)為x=0。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動時，介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x=2m的質(zhì)點(diǎn)所處位置及運(yùn)動情況是 A.在其平衡位置下方且向上運(yùn)動 B.在其平衡位置下方且向下運(yùn)動 C.在其平衡位置上方且向上運(yùn)動 D.在其平衡位置上方且向下運(yùn)動 9.一人看到閃電12.3 s后又聽到雷聲。已知空氣中的聲速約為330 m/s-340 m/s，光速為3108 m/s，于是他用12.3除以3很快估算出閃電發(fā)生位置到他的距離為4.1 km。根據(jù)你所學(xué)的物理知識可以判斷 A.這種估算方法是錯誤的，不可采用 B.這種估算方法可以比較準(zhǔn)確地估算出閃電發(fā)生位置與觀察者間的距離 C.這種估算方法沒有考慮光的傳播時間，結(jié)果誤差很大 D.即使聲速增大2倍以上，本題的估算結(jié)果依然正確 10．圖中實(shí)線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t＝0和t＝0.03s時刻的波形圖，x＝1.2m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.03s時刻向y軸正方向運(yùn)動，則 A.該波的頻率可能是125Hz B.該波的波速可能是10m/s C.t＝0時x＝1.4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸正方向 D.各質(zhì)點(diǎn)在0.03s內(nèi)隨波遷移0.9m 11.一列簡諧橫波沿x軸傳播。t=0時的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1m，A點(diǎn)速度沿y軸正方向；t=0.02s時，質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)正向最大位移處。由此可知 A.此波的傳播速度為25m/s B.此波沿x軸負(fù)方向傳播 C.從t=0時起，經(jīng)過0.04s，質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向遷移了1m D.在t=0.04s時，質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置，速度沿y軸負(fù)方向 12.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，t=0時刻的波形如圖1中實(shí)線所示，t=0.2 s時刻的波形如圖1中的虛線所示，則 A.質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動方向向右 B.波的周期可能為0.27 s C.波的頻率可能為1.25 Hz D.波的傳播速度可能為20 m/s 圖33 13.如圖33所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x=5m的M點(diǎn)時開始計(jì)時，已知P點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4s，下面說法中正確的是（ ） A．這列波的波長是4m B．這列波的傳播速度是10m/s C．質(zhì)點(diǎn)Q（x=9m）經(jīng)過0.5s才第一次到達(dá)波峰 D．M點(diǎn)以后各質(zhì)點(diǎn)開始振動時的方向都是向下 14.如圖所示,S為上下振動的波源， 振動頻率為100Hz，所產(chǎn)生的橫波左右傳播， 波速為80m/s，已知P、Q兩質(zhì)點(diǎn)距波源S的距離為SP=17．4m，SQ=16．2m。當(dāng)S通過平衡位置向上振動時，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位置是： A．P在波峰，Q在波谷； B．都在波峰； C．都在波谷 ； D．P在波峰，Q在波峰。 c S1 S2 a b d 15.如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中正確的有 A.該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動既不是最強(qiáng)也不是最弱 B.該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動都最強(qiáng) C.a質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最弱的， b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最強(qiáng)的 D.再過T/4后的時刻a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱 16.如圖所示,聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運(yùn)動,相對于地面的速率分別為vS和vA,空氣中聲音傳播的速率為vP.設(shè)vS＜vP,vA＜vP,空氣相對于地面沒有流動. （1）若聲源相繼發(fā)出兩個聲信號,時間間隔為Δt.請根據(jù)發(fā)出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程,確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔Δt′. （2）請利用（1）的結(jié)果,推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式. 答案及解析 1.【答案】AC 【解析】若保持把手不動，砝碼以一初速度做簡諧振動，為自由振動，圖2為砝碼的自由振動的圖象，由圖讀出的周期T0=4s，為砝碼的固有周期。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，砝碼為受迫振動，此時砝碼振動的周期T為驅(qū)動力的周期，圖3為砝碼的受迫振動的圖象，由圖讀出的周期T=2s，為砝碼受迫振動的周期，也為驅(qū)動力的周期。當(dāng)驅(qū)動力的周期越靠近砝碼的固有周期時，砝碼的振動越強(qiáng)烈，振幅越大。當(dāng)驅(qū)動力的周期越偏離砝碼的固有周期時，砝碼的振動越弱，振幅越小。所以A、C選項(xiàng)正確。 2.【答案】B 【解析】振動周期公式，鳥在樹枝上， ，50g的砝碼在樹枝上， ，鳥的質(zhì)量為50g的砝碼的4倍，所以最接近200g，所以B選項(xiàng)正確。 3.【答案】D 【解析】 在t1時刻，擺球處于最大位移處，速度為零，在t2時刻，擺球處于平衡位置，速度最大，所以A、B選項(xiàng)錯誤，在t3時刻擺球處于最大位移處，速度為零， ，在t4時刻，擺球處于平衡位置，速度最大， ，所以D選項(xiàng)正確。 4.【答案】C 【解析】 由圖可知，在PR范圍內(nèi)（含PR）2cm≤x＜3cm的點(diǎn)正在向y負(fù)方向運(yùn)動。 5.【答案】C 【解析】由波的對稱性，由圖所示 P1P2=20 cm，x1=10 cm，P2P3=80 cm，x2=40 cm，則得到 =x1+x2=50 cm，λ=100 cm，v===2 m/s Δt===0.10 s，所以C選項(xiàng)正確。 6.【答案】D 【解析】由波動圖象可得出波長為4 cm，波沿x軸正方向傳播，經(jīng)過1/4周期后，質(zhì)元P運(yùn)動到最大位移處，不隨波逐流，質(zhì)元R運(yùn)動到負(fù)向最大位移處，速度為零，所以A、D選項(xiàng)正確。 7.【答案】AC 【解析】 波上的任何一點(diǎn)總是重復(fù)前一點(diǎn)的振動形式，因?yàn)閍點(diǎn)向上運(yùn)動，重復(fù)左邊一點(diǎn)的振動形式，所以波沿x軸正方向傳播，b、c質(zhì)點(diǎn)分別向上和向下振動，所以b比c先到達(dá)平衡位置，所以A、C選項(xiàng)正確。 8.【答案】A 【解析】設(shè)某時刻的波形圖如下圖虛線所示，無論波向右還是向左傳播，從此時刻開始的1/4周期內(nèi)，波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動，同時x=2 m的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置的下方將向上運(yùn)動，所以A選項(xiàng)正確。 9.【答案】B 【解析】由s=vt=12.3340=4.1 km，可得B選項(xiàng)正確。 10.【答案】A 【解析】由題可知波向右傳播，則0.03=nT+T，T=，當(dāng)n=0時，T=0.04 s，f=125 Hz，A選項(xiàng)正確，波速v=，λ=1.2 m，代入數(shù)據(jù)得B選項(xiàng)錯誤，當(dāng)t=0時刻，x=1. 4 m時，質(zhì)點(diǎn)加速度方向沿y軸負(fù)方向，C選項(xiàng)錯誤，各質(zhì)點(diǎn)只是上下振動，不隨波逐流，D選項(xiàng)錯誤。 11.【答案】AB 【解析】由A點(diǎn)的振動方向可知波向x軸的負(fù)方向傳播.λ=2AB=2 m.T=0.024 s=0.08 s， 故v==25 m/s. 12.【答案】C 【解析】λ=24 m，t=（n+）T=0.2 s T=（n=0，1，2，……），f==（n=0，1，2，……） 故C項(xiàng)正確. 13.【答案】ABD 【解析】 （1）從圖33上可以看出波長為4m，選A。 （2）實(shí)際上“相繼出現(xiàn)兩個波峰”應(yīng)理解為，出現(xiàn)第一波峰與出現(xiàn)第二個波峰之間的時間間隔。因?yàn)樵谝粋€周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動，而一次全振動應(yīng)表現(xiàn)為“相繼出現(xiàn)兩個波峰”， 即T=0.4s。則V=λ/T=10m/s,所以B選項(xiàng)正確。 （3）質(zhì)點(diǎn)Q（x=9m）經(jīng)過0.4s開始振動，而波是沿x軸正方向傳播，即介質(zhì)中的每一個質(zhì)點(diǎn)都被它左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)所帶動，從波向前傳播的波形圖34可以看出，0.4s波傳到Q時，其左側(cè)質(zhì)點(diǎn)在它下方，所以Q點(diǎn)在0.5s時處于波谷。再經(jīng)過0.2ss即總共經(jīng)過0.7s才第一次到達(dá)波峰，所以選項(xiàng)C錯了。 （4）從波的向前傳播原理可以知道，M以后的每個質(zhì)點(diǎn)都是先向下振動的。所以選項(xiàng)D是對的。 14.【答案】A 【解析】波源S在振動的過程之中要形成分別向左右傳播的兩列波，波形應(yīng)如圖37所示，故可得到“P在波峰，Q在波谷”，而應(yīng)選A。 15.【答案】BC 【解析】該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時振動最強(qiáng)，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動最強(qiáng)點(diǎn)。 ① ② ③ ④ 描述振動強(qiáng)弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每個質(zhì)點(diǎn)在振動過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動最強(qiáng)的點(diǎn)無論處于波峰還是波谷，振動始終是最強(qiáng)的。 16.【解析】 （1）設(shè)t1、t2為聲源S發(fā)出的兩個信號的時刻,t1′、t2′為觀察者接收到兩個信號的時刻,則第一個信號經(jīng)過（t1′－t1）時間被觀察者A接收到,第二個信號經(jīng)過（t2′－t2）時間被觀察者A接收到.且 t2－t1＝Δt t2′－t1′＝Δt′ 設(shè)聲源發(fā)出第一個信號時,S、A兩點(diǎn)間的距離為L,兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程中,它們運(yùn)動的距離關(guān)系如圖所示.可得 vP（t1′－t1）＝L＋vA（t1′－t1） vP（t2′－t2）＝L＋vA（t2′－t1）－vSΔt 由以上各式,得Δt′＝Δt （2）設(shè)聲源發(fā)出聲波的振動周期為T,這樣,由以上結(jié)論,觀察者接收到的聲波振動的周期T′為T′＝T 由此可得,觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出聲波頻率間的關(guān)系為 f′＝f