高考物理备考之百所名校组合卷系列专题12机械振动和机械波.doc

高考物理备考之百所名校组合卷系列 专题12 机械振动和机械波【试题1】如图17是内燃机排气门工作简图，凸轮运转带动摇臂，摇臂将气门压下，气缸内废气排出，之后，气门在弹簧的弹力作用下复位，凸轮、摇臂、弹簧协调动作，内燃机得以正常工作所有型号内燃机气门弹簧用法都有一个共同的特点，就是不用一只而用两只，并且两个弹簧劲度系数不同，相差还很悬殊关于为什么要用两只劲度系数不同的弹簧，以下说法正确的是()图17A一只弹簧力量太小，不足以使气门复位B一只弹簧损坏之后另一只可以继续工作，提高了机器的可靠性C两个弹簧一起使用，可以避免共振D两个弹簧一起使用，增加弹性势能，能够使得机器更节能【解析】外部摇臂带动内部一系列装置工作时，会对气缸产生作用为防止出现共振现象，用两根劲度系数不同的弹簧一起工作，使外部振动频率很难与气缸本身的固有频率一致，可以避免共振发生，故选C.【答案】C【试题出处】2011杭州一中模拟【试题2】做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的()A频率、振幅都不变B频率、振幅都改变C频率不变，振幅改变 D频率改变，振幅不变【解析】由单摆周期公式T2 知周期只与l、g有关，与m和v无关，周期不变频率不变又因为没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h，最低点速度为v，mghmv2质量改变后：4mgh4 m2，可知hh，振幅改变，故选C.【答案】C【试题出处】2011广西质量检测【试题3】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，下列说法正确的是_(填入选项前的字母，有填错的不得分)A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】受迫振动的频率总等于驱动力的频率，D正确；驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大，B正确故选BD.【答案】BD【试题出处】2011山东实验中学模拟【试题4】如图18所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2 kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动，一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出如图18示的曲线，量得OA1 cm，OB4 cm，OC9 cm.求外力F的大小(g10 m/s2)图18【解析】T0.2 s，玻璃板在连续时间内位移依次为1 cm、3 cm、5 cm.由xa2得a2 m/s2由Fmgma，得F24 N.【答案】24 N【试题出处】2011深圳中学第二次模拟【试题5】某同学设计了一个测物体质量的装置，如图19所示，其中P是光滑水平面，轻质弹簧的劲度系数为k，A是质量为M的带夹子的标准质量金属块，Q是待测物体已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为T，其中，m是振子的质量，k是与弹簧的劲度系数有关的常数，当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后振动周期为T2，则待测物体的质量为多少？这种装置比天平优越之处是什么？图19【试题出处】2011河北保定一中模拟【试题6】公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T.取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t0，其振动图象如图20所示，则 ()图20AtT时，货物对车厢底板的压力最大BtT时，货物对车厢底板的压力最小CtT时，货物对车厢底板的压力最大DtT时，货物对车厢底板的压力最小【解析】物体对车厢底板的压力与物体受到的支持力大小相等当物体的加速度向上时，支持力大于重力；当物体的加速度向下时，支持力小于重力tT时，货物向下的加速度最大，货物对车厢底板的压力最小tT时，货物的加速度为零，货物对车厢底板的压力等于重力大小tT时，货物向上的加速度最大，则货物对车厢底板的压力最大【答案】C【试题出处】2011山东曲阜一中模拟【试题7】一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为.若在x0处质点的振动图象如图22所示，则该波在tT/2时刻的波形曲线为下图中的()图22【解析】根据振动图象，可知x0处的质点，在tT/2时刻在平衡位置，向下振动，只有选项A中波的图象在x0处的质点满足条件，故选A.【答案】A【试题出处】2011丽江一中模拟【试题8】一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期T=0.1 s，在某一时刻的波形如图7-8所示，且此时a点向下运动.则()图7-8A.波速为20 m/s，波沿x轴正向传播B.波速为20 m/s，波沿x轴负向传播C.波速为10 m/s，波沿x轴负向传播D.波速为10 m/s，波沿x轴正向传播【解析】由图象知波长=2 m，则波速根据“上坡质点向下动，下坡质点向上动”的规律，由a点向下运动得出波沿x方向传播，B正确.【答案】B【试题出处】2011无锡一中模拟【试题9】某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(图7-6)，在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s开始振动，则()图7-6A.P先开始振动，震源距地震仪约36 kmB.P先开始振动，震源距地震仪约25 kmC.H先开始振动，震源距地震仪约36 kmD.H先开始振动，震源距地震仪约25 km【解析】由两种波的传播速率可知，纵波先传到地震仪位置，设所经历时间为t,则横波传到地震仪处的时间为t+5 s，由位移关系可得4(t+5 s)=9t,t=4 s，则震源距地震仪距离l=vt=36 km，故A正确.【答案】A【试题出处】2011淄博一中模拟【试题10】下列说法中正确的是()A.将单摆从地球赤道移到南(北)极，振动频率将变大B.将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，则其振动周期将变到原来的2倍C.将单摆移至绕地球运转的人造卫星中，其振动频率将不变D.在摆角很小的情况下，将单摆的振幅增大或减小，单摆的振动周期保持不变【解析】单摆周期南(北)极处的重力加速度比赤道处大，周期变小，频率变大，选项A正确；由知，从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，重力加速度将变为原来的则周期变为原来的2倍，选项B正确；人造卫星中的物体处于完全失重状态，单摆不会摆动，故选项C错误；单摆的周期与振幅无关，选项D正确.【答案】ABD【试题出处】2011河北冀州中学模拟【试题11】一列简谐波沿x轴传播，某时刻波的图象如图所示此时A、B两质点的位移相同，此后A和B分别经过最短时间0.1s和0.7s回到该时刻位置则()A该波沿x轴负方向传播B该波的传播速度为2.5m/sC图示时刻A点的速度方向和加速度方向相同D图示时刻B点的速度方向和加速度方向相反【试题出处】2011山东临沂一中模拟【试题12】一列沿x轴正方向传播的横波，t0时刻的波形如图中实线所示，t0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，则()A质点P的运动方向向右B波的周期可能为0.27sC波的频率可能为1.25HzD波的传播速度可能为20m/s【解析】因为横波沿x轴正方向传播，所以选项A错由图知24m,0.2s(n1/4)T，故T0.8/(4n1)s，n0,1,2.又f1/T，故f(4n1)/0.8Hz，n0,1,2，.v/T30(4n1)m/s，n0,1, 2.故选项C对，B、D错【答案】C【试题出处】2011北京海淀区第二次模拟【试题13】如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装了一支记录用的笔P，在下面放一条纸带当小球做简谐运动时，沿垂直于振动方向拉动纸带，笔P在纸带上画出了一条振动曲线已知在某次实验中如图方向拉动纸带，且在某段时间内得到如图乙所示的曲线，根据曲线可知这段时间内()A纸带在加速运动B纸带在减速运动C振子的振动周期在逐渐增加D振子的振动周期在逐渐减小【解析】振子做简谐振动，其周期不发生变化，C、D错误，由纸带上的轨迹可以看出相等时间内的位移在增大，所以纸带在加速运动，A对，B错注意纸带的运动方向和位移变化之间的关系【答案】A【试题出处】2011桂林一中模拟【试题14】如图32所示中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt2t14T，问：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？图32【解析】由图象知：8 m，又因为3Tt2t14T，【试题出处】2011唐山一中模拟【试题15】甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t0时的波形图象如图33所示，如果两列波的波速都是10 m/s，求：来源:图33(1)甲、乙两列波的频率各是多少？(2)第几秒末两列波相遇，相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？【解析】(1)由图知：4 m，又因v10 m/s，所以由f得f Hz2.5 Hz，故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz.图34(2)设经t时间两波相遇，则2vt4 m，所以t s0.2 s，又因T s0.4 s，故波分别向前传播相遇，此时两列波的波形如图34中的虚线所示故CD间有x5m和x7m处的点位移最大【答案】(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)x5 m和x7 m【试题出处】2011石家庄实验中学模拟【试题16】质量为m的均匀方形木块在平静的水面上处于平衡状态，用力F向下压木块使之向下移动距离d，然后松开手，不计水的粘滞作用，木块做简谐振动(1)当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现经过0.5 s后木块第一次回到平衡位置已知d2 cm，取竖直向上为正方向，请将该同学观察到的木块的振动过程用振动图象描述出来(在图35甲中画出)另一位同学在该同学观察3.5 s后开始计时请在图乙中画出后一位同学观察的振动图象图35(2)如果由于该木块的振动，在水面形成机械波，3.5 s内传播了3.5 m，则该波的波长是多少？(3)画出该同学在3.5 s时观察到的某一方向的波形图(至少画出一个周期)【解析】(1)图象如图36所示(2)因为水波3.5 s内传播了3.5 m，所以波速为v1 m/s，又由图象得T1 s，根据v，所以1 m.(3)如图37所示【答案】(1)图象如下图36图36(2)1 m(3)如图37所示图37【试题出处】2011厦门一中模拟【试题17】一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x10和x21 m两处质点的振动图线分别如图38(a)(b)所示，求此波的传播速度图38沿x轴负向传播时：v2 m/s(n0,1,2)【试题出处】2011福州一中模拟【试题18】如图23所示，甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置设摆球向右方向运动为正方向图乙是这个单摆的振动图象根据图象回答：图23(1)单摆振动的频率是多大？(2)开始时刻摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为9.86 m/s2，试求这个摆的摆长是多少？【解析】(1)由单摆振动图象，T0.8 s故f1.25 Hz(2)开始时刻小球在负方向最大位移处故开始时刻摆球在B点(3)根据公式T2L0.16 m.【答案】(1)1.25 Hz(2)B点(3)0.16 m【试题出处】2011襄樊一中模拟【试题19】简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图24(1)所示，在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图24(2)所示图24(1)为什么必须匀速拖动纸带？(2)刚开始计时时，振子处在什么位置？t17 s时振子相对平衡位置的位移是多少？(3)若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是多少？(4)振子在_s末负方向速度最大；在_s末正方向加速度最大；2.5 s时振子正在向_方向运动(5)写出振子的振动方程【试题出处】2011华南师大附中模拟【试题20】如图25所示，光滑圆弧形轨道半径R10 m，一小球A自最低点O开始在槽内做往复运动，当A开始运动时，离O点的水平距离s5 m处的平台上方边缘O处有另一小球B以v0的初速度水平抛出要让B在O点处击中A球，则B球的初速度v0以及O与O点间的高度差h应满足什么条件？(g取10 m/s2)图25