2018-2019学年高中物理 考前过关训练 专题一（含解析）新人教版选修3-4.doc

考前过关训练1.做简谐运动的弹簧振子多次通过同一位置时，会发生变化的物理量有()A.位移B.速度C.加速度D.回复力【解析】选B。弹簧振子每次通过某一个相同位置时，相对于平衡位置的位移x相同，根据F=-kx可知，回复力相同；根据a=-kxm可知，其加速度也相同，故A、C、D错误；由于速度有两种可能的方向，故速度不一定相同，故B正确；故选B。2.(多选)(2018荆门高二检测)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P是平衡位置为x1=1 m处的质点，Q是平衡位置为x2=4 m处的质点，若质点Q相继出现两个波峰的时间间隔为t=4 s，则下列说法正确的是()A.该波的传播速度v=2 m/sB.从图示时刻开始计时，若P点比Q先到达波峰，则波的传播方向沿x轴正向C.若波沿x轴负向传播，从图示时刻开始计时，至少再经过0.5 s，P质点到达波峰D.若波沿x轴正向传播，从图示时刻开始计时，至少再经过3.5 s，P质点到达波峰E.若波沿x轴负向传播，从图示时刻开始计时，至少再经过1.5 s，Q质点到达波峰【解析】选A、C、D。从图中可知=8 m，因为Q点相继出现两个波峰的时间为4 s，即T=4 s，故波速v=T=8m4 s=2 m/s，A正确；若波沿x轴正方向传播，根据走坡法可知，此时P质点向下振动，到达波峰的时间大于34T，而Q质点正向上振动，到达波峰的时间为14T，故B错误；若波沿x轴负方向传播，则在图示时刻质点P正向上振动，若质点P到达波峰，则相当于后面的波峰传到了x=1 m处，故经历时间t=1+n2=(0.5+4n) s，当n=0时所需时间最短，最短为0.5 s，故C正确；若波沿x轴正方向运动，则在图示时刻质点P正向下振动，根据平移法可得经历时间t=7+n2=(3.5+4n) s，当n=0时所需时间最短，最短为3.5 s，故D正确；若波沿x轴负方向传播，Q还需34T=344 s=3 s时间到达波峰，E错误。3. (多选)如图所示为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，此刻P点振动方向沿y轴正方向，并经过0.2 s完成了一次全振动，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，则()A.波沿x轴负方向传播B.t=0.05 s时，质点Q的加速度为0，速度为正向最大C.从t=0.10 s到t=0.15 s，该波沿x轴传播的距离是2 mD.从t=0.10 s到t=0.15 s，质点P通过的路程为10 cmE.t=0.25 s时，质点Q的纵坐标为10 cm【解析】选A、C、E。质点P振动方向沿y轴正方向，故波源在质点P的右侧，即波沿x轴负方向传播，A正确。经过0.2 s，质点P完成一个全振动，即周期T=0.2 s，又t=0.10 s时，质点Q正在平衡位置且沿y轴负向运动，故t=0.05 s时，质点Q在正向最大位移处，速度为0，加速度为负向最大，B错误。由题图知波长=8 m，波速v=T=40 m/s，t=0.10 s到t=0.15 s，波沿x轴传播的距离s=40 m/s0.05 s=2 m，C正确。若质点由平衡位置或最大位移处开始计时，经0.05 s(即14个周期)，质点通过的路程为10 cm，而从t=0.10 s开始计时，质点P经0.05 s(即14个周期)通过的路程小于10 cm，D错误。t=0.25 s与t=0.05 s相差一个周期，故t=0.25 s时，质点Q也在正向最大位移处，即质点Q的纵坐标为10 cm，E正确。4. (多选)(2018郑州高二检测)如图所示，一质量为M的木质框架放在水平桌面上，框架上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端拴接一质量为m的铁球。用手向下拉一小段距离后释放铁球，铁球便上下做简谐运动，则()A.弹簧处于原长时的位置是铁球做简谐运动的平衡位置B.在铁球向平衡位置运动的过程中，铁球的位移、回复力、加速度都逐渐减小，速度增大C.若铁球的振动周期恰好等于以铁球平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期，则该铁球的周期T=2mkD.若弹簧振动过程的振幅可调，则当框架对地面的压力为零时，弹簧的压缩量为mgkE.若弹簧振动过程的振幅可调，且保证木质框架不会离开桌面，则铁球的振幅最大是M+mgk【解析】选B、C、E。平衡位置是振子处于平衡状态时所处的位置，铁球处于平衡位置时，其所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg=kx，此时弹簧处于拉伸状态，故选项A错误；振动中的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段，因而铁球向平衡位置运动时位移逐渐减小，而回复力与位移成正比，故回复力也减小，由牛顿第二定律a=Fm得到，加速度也减小，铁球向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故铁球的速度逐渐增大，故选项B正确；单摆周期公式T=2Lg，根据平衡条件有kL=mg，联立解得T=2mk，故选项C正确；当框架对地面压力为零的瞬间，弹簧对框架向上的作用力等于框架重力Mg，则轻弹簧处于压缩状态，弹力F=Mg=kx，解得弹簧的压缩量为x=Mgk，故选项D错误；框架重力为Mg，只有铁球处在最高位置，即弹簧被压缩，框架受到竖直向上的弹力等于Mg，框架对桌面的压力恰好减小为零，根据胡克定律，这时弹簧被压缩l=Mgk，铁球处于平衡位置时，弹簧被拉长l0=mgk，振幅是离开平衡位置的最大距离，最大振幅Am=l+l0=(M+m)gk，因此铁球的振幅只要不大于(M+m)gk，框架就不会离开桌面，故选项E正确。5.(多选)如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m。一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3 s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是)A.在t=6 s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5 s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后，其振动周期为4 sD.在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动【解析】选A、C、D。ad间距离为x=12 m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为t3=x3v=122 s=6 s，即在t=6 s时刻波恰好传到质点d处，故A正确。设该波的周期为T，由题可得，34T=3 s，得T=4 s。波从a传到c的时间为t2=x2v=2+42 s=3 s，则在t=5 s时刻质点c已振动了2 s，而c起振方向向下，故在t=5 s时刻质点c恰好经过平衡位置向上，故B错误。质点b的振动周期等于a的振动周期，即为4 s，故C正确。在4 st6 s的时间间隔内，质点c已振动了1 st3 s，质点c正从波谷向波峰运动，即向上运动，故D正确。波长为=vT=24 m=8 m，bd间距离为10 m=114，结合波形得知，当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，故E错误。6.一列简谐横波沿+x轴方向传播，t=0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的4个质点，t=0时刻波刚好传播B点。质点A的振动图象如图乙所示，则:(1)该波的传播速度是多大？(2)从t=0到t=1.6 s，质点P通过的路程为多少？(3)经过多长时间质点Q第二次到达波谷？【解析】(1)由题图可知该波的波长=20 m由题图乙可知，该波的周期T=0.8 s，传播速度v=T=25 m/s。(2)从t=0到t=1.6 s，质点P通过的路程，s=24A=16 m。(3)质点P、Q的平衡位置之间的距离，L=85 m-10 m=75 m。由L=vt，解得t=3 s，即通过3 s质点Q第一次到达波谷，经过3.8 s质点Q第二次到达波谷。答案:(1)25 m/s(2)16 m(3)3.8 s7.如图甲所示，在某介质中波源A、B相距d=20 m，t=0时两者开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，所形成的波的传播速度都为v=1.0 m/s，开始阶段两波源的振动图象如图乙所示。(1)求距A点1 m处的P质点，在t=0到t=22 s内所经过的路程。(2)求在t=0到t=16 s内从A发出的半个波前进过程中所遇到的波峰个数。【解析】(1)A波通过P点时振动经过的路程:s1=24 cm=8 cm。B波传播至P点需t1=19 s，则B波在P点还要振动，t2=3 s=1.5TB故B波通过P点时振动经过的路程s2=620 cm=120 cm，总路程s=s1+s2=128 cm。(2)16 s内两列波相对运动的长度:l=lA+lB-d=2vt-d=12 m，A波宽度a=A2=vTA2=0.2 m，B波波长B=vTB=2 m。n=lB=6，即A波经过了6个波峰。答案:(1)128 cm(2)6个