2013届高考物理 专题冲刺集训 第4讲《机械振动 机械波》（含解析）

第四讲机械振动机械波一、单项选择题1一列简谐横波在t0时的波形图如图所示介质中x2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10 sin(5t)cm.关于这列简谐波，下列说法不正确的是()A周期为4.0 sB振幅为10 cmC传播方向沿x轴正向 D传播速度为10 m/s解析：选A.由波形图可知振幅A10 cm，波长4 m，由y10sin(5t)cm可知，5，根据得简谐运动的周期Ts0.4 s；根据v，得波速vm/s10 m/s，根据y10sin(5t)cm知，t0.1 s时，y10 cm，即质点P位于波峰处，所以t0时刻时P点向上振动，根据振动方向和波传播方向的关系知该波沿x轴正向传播，综上所述应选A项2某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法错误的是()A当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而增大B当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f解析：选C.根据共振曲线可知，当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而增大，当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大，即A、B正确；根据受迫振动的振动频率应等于驱动力的频率可知D正确，C错误3.摆球表面包有一小块橡皮泥，在竖直平面内其振动图象如图所示，某时刻橡皮泥瞬间自然脱落，不考虑单摆摆长的变化，下列说法正确的是()At0时刻橡皮泥脱落，此后单摆周期T4 sBt1 s时刻橡皮泥脱落，此后单摆周期T4 sCt0时刻橡皮泥脱落，此后单摆振幅A10 cmDt1 s时刻橡皮泥脱落，此后单摆振幅A10 cm解析：选D.因为单摆周期与摆球质量无关，所以A、B错误；因为橡皮泥是自然脱落，所以橡皮泥与摆球之间无相互作用，摆球仍在原范围内振动，振幅不变，C错D正确4.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是()Av变小，a变大 Bv变小，a变小Cv变大，a变大 Dv变大，a变小解析：选D.根据题目条件可知，由于波沿x轴正方向传播，故质点P此时正向平衡位置附近运动，则其动能变大，故v变大，而a减小，此题正确选项为D.5一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某时刻(设该时刻为t0时刻)的波形如图所示，在0.7 s末，质点P恰好第二次到达波峰，则下列说法不正确的是()A该列波的传播速度是10 m/sB在0.9 s末，质点Q第一次到达波峰C如果x5 m处就是波源，则它刚开始起振的方向是y轴的正方向D当质点Q到达波峰时，质点P到达波谷解析：选C.由题意T0.4 s，4 m.则v10 m/s.根据波形平移法，波峰“移”至Q点时，经过的路程是0.9 mv10 m/s所需时间为0.9 s从1处质点的起振方向可知波源的起振方向为向下，0.9 s之后P点处于波谷，故本题应选C.6在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波t14 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t27 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷则以下说法正确的是()A该横波的波长为2 mB该横波的周期为2 sC该横波的波速为1 m/sD距离O点为1 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末解析：选C.设波速为v，横波波长为，周期为T，则t1t2解得：v1 m/s，T4 s则vT4 m，距O点1 m的质点第一次开始向上振动的时刻为1 s末7如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断解析：选C.由多普勒效应知，C先被照亮，A、B、D错，C对8如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x5 m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中正确的是()A若该波传播中遇到宽约3 m的障碍物不能发生明显的衍射现象B质点Q(x9 m)经过0.5 s第一次到达波谷C质点P在0.1 s内经过的位移大小为10 cmD若在Q处放一接收器，接收到的波的频率小于2.5 Hz解析：选B.由图知该波波长为4 m，Q与M间距离为一个波长，波前的振动方向向下因障碍物的宽度比波长小，A错误由P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s知该波的周期为0.4 s，波从M点传播到Q点需一个周期，故经过0.5 s时，质点Q已振动了四分之一周期，B正确因质点P既不在平衡位置又不在波峰或波谷上，则四分之一周期内通过的位移大小不等于一个振幅，C错误因接收器是固定不动的，接收器接收到的频率应等于波的频率，D错误9 A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图甲、乙所示，经过时间t(t小于A波的周期TA)，这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示，则A、B两列波的速度vA、vB之比不可能是()A11 B12C13 D31解析：选D.由题述及波形图可知，A波波长为A24 cm，周期TA2t；B波波长为B12 cm，周期TBt/n，波速vAA/TA12/t，vBB/TB12n/t，vAvB1n，所以A、B两列波的波速vA、vB之比可能的是A、B、C三项，故选D.10如图甲所示，横波1沿BP方向传播，B质点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动图象如图丙所示两列波的波速都为20 cm/s.P质点与B质点相距40 cm，P质点与C质点相距50 cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为()A70 cm B50 cmC35 cm D10 cm解析：选A.由振动图象知两列波的周期T1 s，因两波的波速相同，则波长vT20 cm.因xBP2，故横波1在P点引起的振动，与B点振动相同因xCP，故横波2在P点引起的振动与C点振动相反t0 s时刻B、C两点振动相反，故两列波在P点引起的振动相同，P点为振动加强点，振幅为70 cm，A正确二、非选择题11.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示(1)从该时刻开始计时，画出x7.5103 m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)解析：(1)因为超声波的频率为f1.0105 Hz，所以质点振动周期T105 sx7.5103 m处质点图示时刻处于波谷，所以可画出该质点做简谐运动的图象如图所示(2)因为超声波的频率为f1.0105 Hz，由波的图象可知超声波的波长15103 m，由vf可得超声波的速度vf151031.0105 m/s1500 m/s所以鱼群与渔船间的距离x m3000 m.答案：(1)见解析(2)3000 m12 2011年第26届世界大学生运动会跳水比赛于8月16日在深圳游泳跳水比赛场馆举行，设水池中一点O上下振动，振幅为0.2 m，以O点为圆心形成圆形水波，如图所示，A、B、O三点在一条直线上，OA间距离为4.0 m，OB间距离为2.4 m某时刻O点处在波峰位置，观察发现2 s后此波峰传到A点，此时O点正通过平衡位置向下运动，OA间还有一个波峰将水波近似为简谐波(1)求此水波的传播速度、周期和波长；(2)以O点处波峰位置为0时刻，某同学打算根据OB间距离与波长的关系确定B点在0时刻的振动情况，画出B点的振动图象你认为该同学的思路是否可行？若可行，画出B点振动图象若不可行，请给出正确思路并画出B点的振动图象(假设B的振幅仍为0.2 m)解析：(1)在O点左侧，波向左传播，波峰由O点传到A点的时间为2 s，则波速v m/s2.0 m/s由O点运动情况及A点位置可画出t2 s时OA间的波形如图甲所示，则：xOA，得xOA3.2 m周期T s1.6 s.(2)可行xOB2.4 m，t0时刻OB间波形如图乙所示，则知B此刻正经过平衡向下运动，波的周期T1.6 s，B的振动图象如图丙所示答案：(1)2 m/s1.6 s3.2 m(2)可行图象见解析