2010届高三物理重点知识题组训练(振动和波).doc

2010 届高三物理重点知识题组训练 届高三物理重点知识题组训练 振动和波 振动和波 1 简谐运动 简谐运动 想 想 什么叫简谐运动 用简明的语言表述简谐振动的定义 如何判断一个物体在做简谐运 动 机械振动和简谐运动的区别和联系是什么 1 1 如图所示 一根劲度系数为 k 的轻质弹簧上端固定在 A 点 下端挂一质量为 m 的金属小球 系统静止时金属小球球心位置为 O 现用力向下拉小球到 B 点 待稳定后由静止释放小球 以后小球在 BOC 之间上下往复运动过程中弹簧处在弹 性限度内 不计空气阻力和摩擦 试论述小球在 BOC 之间的往复运动属于简谐振 动 2 简谐振动过程的分析 简谐振动过程的分析 想 想 描述振动的物理量有哪些 这些物理量的特点是什么 2 1 1 简谐运动的物体 每经过同一位置时 相同的物理量有 2 简谐运动的物体 在返回平衡位置过程中 变小的物理有 A 回复力 B 速度 C 加速度 D 位移 E 动能 F 势能 G 机械能 2 2 对做简谐运动的物体 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 通过平衡位置时 速度为零 加速度最大 C 每次通过平衡位置时 加速度相同 速度也一定相同 D 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 2 3 一弹簧振子作简谐运动 周期为 T A 若 t 时刻和 t t 时刻振子运动位移的大小相等 方向相同 则 t 一定等于 T 的整数倍 B 若 t 时刻和 t t 时刻振子运动速度的大小相等 方向相反 C 若 t T 则在 t 时刻和 t t 时刻振子运动加速度一定相等 D 若 t T 2 则在 t 时刻和 t t 时刻弹簧的长度一定相等 2 4 一个质点在平衡位置 O 点附近做简谐运动 它离开 O 点向某一侧运动 3s 后第一次到达 P 点 再经过 2s 后第二次到达 P 点 则再经过几秒种后 它将第三次到达 P 点 3 单摆及单摆模型的应用 单摆及单摆模型的应用 想想 什么叫单摆 单摆作简谐运动的条件是什么 周期公式是什么 单摆的应用有哪些 3 1 如图所示 有一个半径 R 10m 的圆弧形光滑槽 其弧长 AB 10cm 圆弧的中点 C 恰在圆心 O 的正下方 若在 A 点自由释放 一个物体 求小物体 A 点运动到 C 点所用的时间 g 取 10m s2 3 2 如图所示 光滑圆弧形槽长为 L 圆弧的半径为 R 且 ADR 质量为 m 的小球 视为质点 以初速度从 A 点出发向 B 点运动 问 0 v 满足什么条件质点可以到达 B 点 0 v 3 3 甲乙两人同时观察同一单摆的振动 甲每经过 2 0S 观察一次摆球的位置 发现摆球都 在其平衡位置处 乙每经过 3 0S 观察一次摆球的位置 发现摆球都在平衡位置右侧的 最高处 由此可知该单摆的周期可能是 A 0 5S B 1 0S C 2 0S D 3 0S 3 43 4一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的1 4 在地球 上走得准的摆钟搬到此行星上后 此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是 A 1 4h B 1 2h C 2h D 4h 3 5 细长轻绳下端拴一小球构成单摆 在悬点正下方摆长处有一个能挡 2 1 住摆线的钉子 A 如图 41 所示 现将单摆向左方拉开一个小角度 然 后无初速地释放 对于以后的运动 下列说法中正确的是 A 摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小 B 摆球在左 右两侧上升的最大高度一样 C 摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等 D 摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍 3 6 从高 10 m 多的实验楼的天花板上下垂一个单摆 静止时摆球离地只有 几个厘米 实验者仅有一个满刻度为 1m 的刻度尺和一块秒表 用上述器材可设法测得当地 的重力加速度 写出测量步骤和重力加速度表达式 3 7 如图甲所示 a b c 为质量相等的三个弹性小球 可看作质点 a b 分别悬挂在 L1 1m L2 0 25m 的轻质细线上 它们刚好与光滑水平面接触而不互相挤压 a b 相距 10cm 若 c 从 a 和 b 的连线中点处以 v0 5cm s 的速度向左运动 则 c 将与 a 和 b 反复碰撞 而往复运动 已知每次碰撞两球彼此交换速度每次碰撞两球彼此交换速度 碰撞后 a 和 b 的摆动可看作简谐运动 以 c 球开始运动作为时间零点 以向左为正方向 在图乙中画出 10s 内 c a 两球运动的位移 时间图象 两图象均以各自的初 位置为坐标原点 并定量阐述作图 的依据 4 振动图象分析与应用 振动图象分析与应用 想 想 从振动图象上可以直接和间接得到什么物理量有哪些 振动图象是如何得到 4 14 1 图 1 是演示简谐振动图像的装置 当盛砂漏斗下面的薄木板被匀速地拉出时 摆动着N 的漏斗中漏出的砂在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系 板上的直线代 1 oo 表时间轴 图 5 2 是两个摆中的砂在各自木板上形成的曲线 若板和板拉动的速度 1 N 2 N A 图 41 和的关系为 则板 上曲线所代表的振动的周期和的关系为 1 v 2 v 12 2vv 1 N 2 N 1 T 2 T A B C D 12 TT 12 2TT 12 4TT 4 12 TT 4 2 物理老师用如图甲所示实验装置演示单摆的振动图象 细沙从摆动的漏斗的底部均匀下落 纸板沿着跟摆 动方向垂直的方向匀速移动 落在纸板上的沙排成 粗细变化的一条曲线如图乙 观察这条细沙曲线 找出其形态特征 并由此说明这个沙摆的摆动规律 要求列出两条 为叙述方便 可 在图上标注字母 1 细沙曲线 说明沙摆 2 细沙曲线 说明沙摆 5 机械波的概念 机械波的概念 想 想 机械波是怎么形成的 描述机械波的物理量有哪些 它们分别取决于什么 5 1 简谐机械波在给定的媒质中传播时 下列说法中正确的是 A 振幅越大 则波传播的速度越快 B 振幅越大 则波传播的速度越慢 C 在一个周期内 振动质元走过的路程等于一个波长 D 振动的频率越高 则波传播一个波长的距离所用的时间越短 5 25 2 关于机械波的概念 下列说法中正确的是 A 质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 B 简谐波沿长绳传播 绳上相距半个波长的两个质点振动位移的大小相等 C 任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 D 相隔一个周期的两个时刻的波形相同 6 波动图象 特点 画法 波动图象 特点 画法 想想 波的图象画法有几种 6 1 是某时刻一列横波在空间传播的波形图线 已知波是沿 x 轴正方向传播 波速为 4m s 试计算并画出经过此时之后 1 25s 的空间波形图 6 2 一列简谐横波沿如图中的轴负方向传播 已知x 其波长大于 当质点处于平衡位置向上振动m3a 时 质点恰好处在下方最大位移处 试在图中画b 出这列波经过后的波形图 至少画两个波长 4 T 6 3 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播 某时刻 设 t 0 波传播到 x 轴上的 B 质点 在它 左边的 A 质点正在负最大位移处 如图所示 在 t 0 6s 时 质点 A 第二次出现在正的最 大位移处 则 A 该简谐波的波速等于 5m s B t 0 6s 时 质点 C 在平衡位置处且向上运动 C t 0 6s 时 质点 C 在平衡位置处且向下运动 D 当质点 E 第一次出现在正最大位移处时 质点 B 恰好在平衡位置且向下运动 6 4 如图所示 S 是上下振动的波源振动频率为 f 100Hz 它所产生的横波向左 右传播 波速 v 80m s 在波源左 右两侧有 Q P 两点 与波源 S 在同一水平直线上 切 SP 17 4m SQ 16 2m 当 S 通过平衡位置向上振动时 A P 在波峰 Q 在波谷 B PQ 都在波峰 C P 在波谷 Q 在波峰 D P 通过平衡位置向上振动 Q 通过平衡位置向下振动 6 5 在均匀介质中 各质点的平衡位置在同一直线上 相邻两质点的距离均为 s 如图 38 甲所示 振动从质点 1 开始向右传播 质点 1 开始运动时的速度方向竖直向上 经过时间 t 前 13 个质点第一次形成如图乙所示的波 形 关于这列波的周期和波速有如下说法 A 这列波的周期 T 2t 3 B 这列波的周期 T t 2 C 这列波的传播速度 v 12s T D 这列波的传播速度 v 16s T 7 波的周期性与双向性 波的周期性与双向性 想想 如何利用波的周期性和双向性进行解题 在解题中应该注意哪些 7 17 1 一根张紧的水平弹性长绳上的 a b 两点 相距 14 0 m b 点在 a 点的右方 当一列简 谐横波沿此长绳向右传播时 若 a 点的位移达到正极大时 b 点的位移恰为零 且向下运 动 经过 1 00s 后 a 点的位移为零 且向下运动 而 b 点的位移达到负极大 则这简谐 横波的波速可能等于 A 4 67m s B 6m s C 10m s D 14m s 7 2 一列横波在轴上传播着 在 秒时x0 1 tst005 0 2 的波形曲线如图 11 实线 虚线所示 1 由图中读出波的振 幅和波长 2 设周期大于 如果波向右传播 波速 12 tt 多大 如果波向左传播 波速又是多大 3 设周期小于 并且波速为 求波的传播方向 12 tt sm 6000 7 3 一列简谐横波沿直线传播 在波的传播方向上有 P Q 两个质点 它们相距 0 8m 当 t 0 时 P Q 两点的位移恰好是正最大值 且 P Q 间只有一个波谷 当 t 0 6s 时 P Q 两点正好处于平衡位置 且 P Q 两点只有一个波峰和一个波谷 且波峰距 Q 点的距离第一次为 0 2m 求 1 波由 P 传至 Q 波的周期 2 波由 Q 传至 P 波的速度 3 波由 Q 传至 P 从 t 0 时开始观察 哪些时刻 P Q 间 P Q 除外 只有一个质点 的位移等于振幅 7 47 4 一列横波沿直线在空间传播 某一时刻直线上相距为 d 的 M N 两点均处在平衡位置 且 M N 之间仅有一个波谷 若经过时间 t N 质点恰好到达波峰位置 则该列波可能的波 速是多少 哪种情况质点振动频率最大 8 波的叠加 干涉 衍射 波的叠加 干涉 衍射 想想 波的叠加原理是什么 何为波的干涉 何为波的衍射 8 1 如图所示 一个波源在介质的左端发生波甲 另一波源在介质的右端发生波乙 波速都 等于 在时介质波形如图中所示 则根据波的叠加原理 sm 10 ta A 时 波形如图 时波形如图st2 bst4 c B 时 波形如图 时波形如图st2 bst4 d C 时 波形如图 时波形如图st2 cst4 c D 时 波形如图 时波形如图st2 cst4 d 8 2 如图 4 所示 一根长橡皮绳上一个波峰向右传播 另一个波谷向左传播 它们的振幅 AB 波长都相同 当它们完全相遇时 质点 的运动方向是 abcd A 向下 向上abcd B 静止 向下 向上adbc C 向上 向下abcd D 都静止 acbd 8 3 两个振动情况完全一样的波源 S1 S2相距 6m 它们在空 间产生的干涉图样如图所示 图中实线表示振动加强的区域 虚线表示振动减弱的区 域 下列说法正确的是 A 两波源的振动频率一定相同 B 虚线一定是波谷与波谷相遇处 C 两列波的波长都为 2m D 两列波的波长都为 1m 8 4 如图所示 在同一均匀媒质中有 S1 S2两个波源 这个波源的频率 振动方向均相同 且振动的步调完全一致 S1 S2之间相距两个波长 D 点为 S1 S2连线中点 今以 D 点为圆心 以 R DS1为半径画圆 问 在该圆周上 S1 S2两波源除外 共有几个加强点 8 5 如图 1 所示 在水平面上有 两块挡板 板固定 板可以ABAB 左右移动 中间有一小孔 为振动着的波源 在图示情况下 点不SP 发生振动 为了使 P 点能够振动 下列各个方法中可行的是 A 使板向左移一些 B 使板向右移一些BB C 使波源频率增大一些 D 使波源频率减小一些 实验设计题 实验设计题 将一个质量为 m 的物体挂在一个劲度系数为 k 的弹簧下面 如 果不考虑弹簧质量和空气阻力 振动周期 为了研究周期和 k m T 2 振子质量的关系 某研究性学习小组设计了如图所示的实验装置 将弹 簧的一端固定在铁架台上 另一端挂一只小盘 铁架台的竖杆上固定一 个可以上下移动的标志物 作为计时标志 改变小盘中砝码的质量 m 测出全振动 50 次的时间并求出相应的周期 T 某小组实验数据如下 m 10 3kg 5 0010 0015 0020 0025 0030 00 T s 42 7 50 044 8 50 046 8 50 048 5 50 050 4 50 052 1 50 0 T2 s2 0 7290 8030 8760 9411 0161 086 1 以横轴代表 m 纵轴代表 T2 作出 T2 m 图 并回答为什么不用 T 作为纵轴而用 T2 作为纵轴 2 根据图线求得弹簧的劲度系 数 k