高三物理（第02期）好题速递分项解析汇编 专题14 机械振动和机械波（选修3-4）（含解析）

专题14 机械振动和机械波A这列波的传播速度为0.1m/sB在t=0时刻，质点P向上运动C在t1=0.3s时刻，质点A仍位于波谷D在t2=0.4s时刻，质点A具有最大的正向加速度E在t3=0.5s时刻，质点Q首次位于波峰【答案】ADE【解析】考点：波长、频率和波速的关系、横波的图象【名师点睛】利用上下坡法判断振动方向和传播方向是解此类题的关键，灵活应用和一周期内振动质点的路程关系。2.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示，为在同一绳上相向传波的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中a、b、c是甲波上的三个点。下列说法正确的是： A这两列波相遇时能发生干涉现象 B甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大C质点 a 比质点 b先回到平衡位置 D若v甲=20m / s，再经t =05s，质点c运动的路程是 0 5m【答案】D【解析】考点：考查了横波图像【名师点睛】解答本题关键抓住波速是由介质的性质决定的，对于同一介质中传播的同一类波，波速相等3.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示，为在同一绳上相向传波的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中a、b、c是甲波上的三个点。下列说法正确的是： A这两列波相遇时能发生干涉现象 B甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大C质点 a 比质点 b 先回到平衡位置 D若v甲=20m / s，再经t =05s，质点c运动的路程是 0 5m【答案】D【解析】试题分析：波速是由介质决定的，两列波在同一介质中传播，波速相同，根据可知，波长不同，频率不同，故不会发生稳定干涉，AB错误；根据走坡法，a质点向上振动，b质点向下振动，所以b比a先到达平衡位置，C错误；若，则，故，故质点c运动的路程为，D正确；考点：考查了横波图像【名师点睛】解答本题关键抓住波速是由介质的性质决定的，对于同一介质中传播的同一类波，波速相等4.【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】）一列简谐横波在t=0.6s时刻的图像如图甲所示。该时刻P,Q两质点的位移均为一lcm，平衡位置为15m处的A质点的振动图像如图乙所示。（i）求该列波的波速大小；（ii）求从t=0.6s开始，质点P、Q第一次回到平衡位置的时间间隔t。【答案】（i）（ii）0.4s【解析】解法二：由图象可知：质点P的平衡位置为m质点Q的平衡位置为m时间间隔 s考点：考查了振动图像，横波图像【名师点睛】本题既要理解振动图象和波动图象各自的物理意义，由振动图象能判断出质点的速度方向，更要把握两种图象的内在联系，能由质点的速度方向，判断出波的传播方向5.【宁夏银川一中2017届高三上学期第一次月考理科综合】）下面说法正确的是( ) （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分） A调制的主要作用是使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变B一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的可见光C第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹D波长越短的电磁波，反射性能越强E有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采用的措施为减小电容器极板间的距离【答案】ACD【解析】考点：电磁波和电磁波的反射与传播，调制，LC振荡电路的周期与频率，电容器的电容6.（10分）【宁夏银川一中2017届高三上学期第一次月考理科综合】）在某介质中形成一列简谐波，t0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：该列波的周期T为多少？从t0时起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？【答案】；，。【解析】质点O每通过的路程为一个振幅，经t2时间，质点O通过的路程考点：机械振动和机械波7.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】如图所示为两个弹簧振子的振动图象下面的说法中正确的是A甲的振动能量是乙的2倍 B甲的振动频率是乙的2倍C乙的振动周期是甲的2倍 D甲、乙的位移不可能同时达到正向最大值【答案】BCD【解析】试题分析：根据振动的能量公式E=kA2，由于两振子的劲度系数不确定，故不能比较两振子的能量关系，选项A错误；由图像可知，乙的周期是甲周期的2倍，则甲的振动频率是乙的2倍，选项BC正确；因乙的周期是甲周期的2倍，则甲、乙的位移不可能同时达到正向最大值，选项D正确；故选BCD.考点：振动图像【名师点睛】此题考查了振动图象；要能从图像中直接得到振幅及周期的关系；知道振动的能量的关系式E=kA2。8.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】一列沿x轴负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，从该时刻开始的一小段时间内，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【答案】A【解析】考点：波的图像【名师点睛】只要掌握了质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，就能知道质点的运动方向，从而确定质点的位移的变化情况，进而确定速度和加速度的变化趋势。9.【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】以下关于波的说法中正确的是 ( )A干涉现象是波的特征，因此任何两列波相遇时都会产生干涉现象B因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波很容易产生衍射现象C声波是横波D纵波传播时，媒质中的各质点将随波的传播一直向前移动【答案】B【解析】试题分析：干涉现象是波的特征，但是只有频率相同的两列波相遇时才会产生干涉现象，选项A错误；发生衍射的条件是波的波长与障碍物的尺寸差不多，因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波很容易产生衍射现象，选项B正确；声波是纵波，选项C错误；纵波传播时，媒质中的各质点不随波向前移动，选项D错误；故选B.考点：机械波10.【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是( )A若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同D质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同【答案】D【解析】考点：简谐运动11.【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同，先使 A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现( ) A各摆摆动的周期均与A摆相同 BB摆振动的周期最短CC摆振动的周期最长DD摆的振幅最大【答案】AD【解析】试题分析：受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振动的质点达到共振。当图中的A摆摆动后，由于A摆是悬于一根张紧的水平绳上，A摆摆动对水平绳有周期性的力的作用，使得悬于同一根绳上的其他各摆均做受迫振动，且周期均等于A摆振动的周期。而D摆的摆长与A摆的摆长相等， D摆发生共振，其振幅最大，故选AD.考点：共振12.【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图象如图所示此时x8 m处的质点具有正向最大速度，则再过4.5 s（）02-224681012x/my/cmAx4 m处质点具有正向最大加速度 Bx2 m处质点具有负向最大速度Cx0处质点一定有负向最大加速度 Dx6 m处质点通过的路程为20 cm【答案】ABC【解析】考点：机械波的传播13【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】图甲为一列横波在t=0时的波动图象，图乙为该波中x=2m处质点P的振动图象，下列说法正确的是（ ）t/sy/cm-0.2O0.20.51.01.5x/my/cm-0.2O0.2246P甲乙A波速为4m/s； B波沿x轴负方向传播；C再过0.5s，P点的动能最大； D再过2.5s，P点振动路程为1.8cm。【答案】AC【解析】试题分析：波的波长为4m，周期为1s，则波速，选项A正确；因为质点P在t=0时向上振动，故波沿x轴正方向传播，选项B错误；再过0.5s=0.5T，P点回到平衡位置，则此时P的动能最大，选项C正确；再过2.5s=2.5T，P点振动路程为2.54A=10A=2cm，选项D错误；故选AC。考点：振动图像和波的图线14. 【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ） A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱【答案】BC【解析】考点：波的叠加15【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点.相邻两质点的距离均为L，如图（a）所示。一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间t第一次出现如图（b）所示的波形。则该波的（ ）A周期为t，波长为8L B周期为t，波长为8LC周期为t，波速为 D周期为t，波速为 【答案】BC【解析】试题分析：由图所示，知运动时间，波长为8L，故，波速，故选BC.考点：机械波的传播16.【北京市昌平区2016届高三第二次（5月）统一练习理科综合】一列简谐横波沿x轴传播，图2（甲）是t=0时刻的波形图，图2（乙）是x=3m处质点的振动图像，下列说法正确的是A该波的波长为5m B该波的周期为1sC该波向x轴负方向传播 D该波的波速为2m/s【答案】D【解析】考点：振动图像和波的图像17.【湖北省恩施市第一中学2017届高三上学期开学考试】一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（ ）A这列波的振幅为4cm B这列波的周期为8sC此时x=4m处质点沿y轴负方向运动 D此时x=4m处质点的加速度为0【答案】D【解析】考点：波的图像二、非选择题1.【福建省泉州市2016届高三第二次（5月）质量检查】(9分)一列沿着x轴负方向传播的简谐横波，在t1=0.05s时的波形如图所示，其中M、P两质点的平衡位置坐标分别为xM=1.0m、xP=1.2m。已知该波中任何一个质点经过8cm的路程所用的时间均为0.5s，求： (1)质点M的振动周期和简谐运动方程；(2)质点P回到平衡位置的时刻。【答案】（1）T=0.2s，y=Acost=0.8cos10t（cm）（2）t =（0.1n+0.13）s(n = 0，1，2，)【解析】试题分析：（i）由波形图可知，振幅A=0.8cm，波长=2m 质点经过8cm的路程为10个振幅，需要的时间为T，即T=0.5s所以周期T=0.2s， 由波形图可知，质点M在t1=0.05s时刻经过平衡位置且向下振动，则它的振动方程为y=Acost=0.8cos10t（cm） （ii）波传播的波速 从t1=0.05s时刻开始，质点P第一次回到平衡位置时，波向x轴负方向传播的距离为s = 2.0m-1.2m=0.8m 所用的时间为 所以质点P回到平衡位置的时刻为t = t1 + t + =（0.1n+0.13）s(n = 0，1，2，) 考点：机械波的传播【名师点睛】此题是对机械波传播问题的考查；关键是搞清机械波的传播过程中质点的振动的特点，并注意质点振动的重复性和对称性；熟练掌握波长、周期及波速的关系.2.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】如图所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x =0.3sin(200t) m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是500 m/s某时刻在P点两列波的波峰相遇，则简谐横波的波长为 m，介质中P点的振幅为 m【答案】5，0.6【解析】考点：考查了波的干涉【名师点睛】本题要掌握简谐运动的表达式，即可读出，求出周期和波长同时要记住波的干涉现象中振动加强的条件3.【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】一列横波的波源在图7中的坐标原点O处，经过0.4 s，振动从O点向右传播20 cm，P点离O点的距离是80 cm求：(1)P点起振时的速度方向如何？(2)该波从原点向右传播时开始计时，经多长时间质点P第一次到达波峰?（保留一位小数）【答案】（1）向下 （2）1.9s【解析】考点：机械波的传播4. 【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐波，实线是t=0s时刻的波形图，虚线是t=0.2s时刻的波形图(1)若波沿x轴负方向传播，求它传播的速度(2)若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期(3)若波速是25 m/s，求t=0s时刻P点的运动方向【答案】（1）（n=0，1，2，3，）（2）0.8s（3）沿y轴负方向运动【解析】试题分析：（1）波沿x轴负方向传播时，传播的可能距离为x=（n+）=4n+3（m）（n=0，1，2，3，）传播的速度为：（n=0，1，2，3，）（2）波沿x轴正方向传播，传播的时间与周期关系为：t=（n+）T（n=0，1，2，3，） 得（n=0.1，2，3，） 当n=0时周期最大，即最大为0.8s（3）波在0.2s内传播的距离x=vt=5m传播的波长数，可见，波形图平移了的距离由题图知波沿x轴正方向传播所以P点在t=0s时刻沿y轴负方向运动。考点：机械波的传播