2015年高考物理真题分类汇编：机械振动和机械波详解

1 20152015 年高考物理真题分类汇编 年高考物理真题分类汇编 机械振动和机械波机械振动和机械波 2015 2015 新课标新课标 I 34I 34 2 物理物理 选修选修 3 4 3 4 10 分 甲乙两列简谐横波在同一介质中分别 沿轴正向和负向传播 波速均为 25m s 两列波在x t 0 时的波形曲线如图所示 求 i t 0 时 介质中偏离平衡位置位移为 16cm 的所 有质点的 x 坐标 ii 从 t 0 开始 介质中最早出现偏离平衡位置位 移为 16cm 的质点的时间 答案答案 i X 50 300n cm n 0 1 2 ii t 0 1s 考点考点 横波的图像 波速 波长和频率 周期 的关系 解析解析 i t 0 时 在 x 50cm 处两列波的波峰相遇 该处质点偏离平衡位置的位移为 16cm 两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为 16cm 从图线可以看出 甲 乙两列波的波长分别为 1 50cm 2 60cm 2 分 1 1 乙两列波波峰的 x 坐标分别为 X1 50 k1 1 k1 0 1 2 1 分 2 X2 50 k2 2 k2 0 1 2 1 分 3 由式得 介质中偏离平衡位置为 16cm 的所有质点的 x 坐标为 1 2 3 X 50 300n cm n 0 1 2 2 分 4 ii 只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为 16cm t 0 时 两列波谷间的 x 坐标 之差为 x 50 2m2 1 1 分 5 式中 m1和 m2均为整数 将代入式得 1 5 x 10 6m2 5m1 5 6 由于 m1和 m2均为整数 相向传播的波谷间的距离最小为 x 5cm 1 分 7 从 t 0 开始 介质中最早出现偏离平衡位置位移为 16cm 的质点的时间为 t 1 分 8 代入数值得 t 0 1s 1 分 9 2015 新课标 II 34 2 10 分 平衡位置位于原点 O 的波源发出简谐横波在均匀介质中沿 水平 x 轴传播 P Q 为 x 轴上的两个点 均位于 x 轴正向 P 与 Q 的距离为 35cm 此距离 介于一倍波长与二倍波长之间 已知波源自 t 0 时由平衡位置开始向上振动 周期 T 1s 振 幅 A 5cm 当波传到 P 点时 波源恰好处于波峰位置 此后再经过 5s 平衡位置在 Q 处的质 2 点第一次处于波峰位置 求 P Q 之间的距离 从 t 0 开始到平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置时 波源在振动过程中通过 路程 答案 1 133cm 2 125cm 考点 波的传播 2015 重庆重庆 11 2 6 分 题 11 图 2 为一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波 形图 质点 P 的振动周期为 0 4s 求该波的波速并判断 P 点此时的振动方向 答案 2 5 vm s P 点沿 y 轴正向振动 3 考点 本题考查横波的性质 机械振动与机械波的关系 2015 四川四川 2 平静湖面传播着一列水面波 横波 在波的传播方向上有相距 3m 的甲 乙两小木块随波上下运动 测得两个小木块每分钟都上下 30 次 甲在波谷时 乙在波峰 且两木块之间有一个波峰 这列水面波 A 频率是 30Hz B 波长是 3m C 波速是 1m s D 周期是 0 1s 答案 C 考点 对机械波 机械振动特点和规律的理解与应用 2015 山东山东 38 1 物理 物理 3 4 如图 轻弹簧上端固定 下端连接一小物块 物块沿竖直方向做简谐运动 以竖直向上为正 方向 物块简谐运动的表达式为 y 0 1sin 2 5 t m t 0 时刻 一小球从距物块 h 高处自由落 下 t 0 6s 时 小球恰好与物块处于同一高度 取重力加速度的大小为 g 10m s2 以下判断正 确的是 双选 填正确答案标号 a h 1 7m b 简谐运动的周期是 0 8s c 0 6s 内物块运动的路程是 0 2m d t 0 4s 时 物块与小球运动方向相反 答案 ab 4 考点 简谐振动 2015 福建福建 16 16 简谐横波在同一均匀介质中沿 x 轴正方向传播 波速为 v 若某时刻 在波的传播方向上 位于平衡位置的两质点 a b 相距为 s a b 之间只存在一个波谷 则从 该时刻起 下列四副波形中质点 a 最早到达波谷的是 答案 D 2015 北京北京 15 周期为 2 0s 的简谐横波沿 x 轴传播 该波在某时刻的图像如图所示 此 时质点 P 沿 y 轴负方向运动 则该波 A 沿 x 轴正方向传播 波速 v 20 m s B 沿 x 轴正方向传播 波速 v 10 m s C 沿 x 轴负方向传播 波速 v 20m s D 沿 x 轴负方向传播 波速 v 10 m s 答案 B 难度 考点 机械振动与机械波 5 解析 机械振动与机械波为每年必考题目 难度都不大 根据机械波的速度公 式 由图可知波长为 20m 再结合周期为 2s 可以得出 T v 波 速为 10m s 应用 同侧法 等方法判断波沿 x 轴正方向传播 因此答案为 B 2015 北京北京 21 2 用单摆测定重力加速度的实验如图 2 所示 组装单摆时 应在下列器材中选用 选填选项前的字母 A 长度为 1m 左右的细线 B 长度为 30cm 左右的细线 C 直径为 1 8cm 的塑料球 D 直径为 1 8cm 的铁球 测出悬点 O 到小球球心的距离 摆长 L 及单摆完成 n 次全振 动所用的时间 t 则重力加速度 g 用 L n t 表示 下表是某同学记录的 3 组实验数据 并做了部分计算处理 组次123 摆长 L cm 80 00 90 00 100 00 50 次全振动时间 t s90 0 95 5 100 5 振动周期 T s 1 80 1 91 重力加速度 g m s 2 9 749 73 请计算出第 3 组实验中的 T s g m s2 用多组实验数据做出 T2 L 图像 也可以求出重力加速度 g 已知三位同学做出的 T2 L 图 线的示意图如图 3 中的 a b c 所示 其中 a 和 b 平行 b 和 c 都 过原点 图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值 则相对于图线 b 下列分析正确的是 选填选项前的字母 A 出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B 出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次 C 图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值 某同学在家里测重力加速度 他找到细线和铁锁 制成一个单摆 如图 4 所示 由于家 里只有一根量程为 30cm 的刻度尺 于是他在细线上的 A 点做了一个标 记 使得选点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程 保持该标记以下的细线长度不变 通过改变 O A 间细线长度以改变摆长 实验中 当 O A 间细线的长度分别为 l1 l2时 测得相应单摆的 周期为 T1 T2 由此可得重力加速度 g 用 l1 l2 T1 T2表示 答案 AD 2 22 t Ln4 2 01 9 76 B 6 TT LL 4 2 2 2 121 2 难度 考点 单摆测重力加速度 解析 单摆要求摆线尽量长 摆球尽量选择较重较小的单摆 所以选择 AD 利用单摆公式计算可得结果 T t 50 利用单摆周期公式计算得出结果 由公式 c 图像斜率偏小可知周期偏小或者摆长偏大 故选 B g 4 L T 22 可以得出结果为 g ll 2T g ll 2T 02 2 01 1 TT LL 4 2 2 2 121 2 2015 江苏江苏 12 B 选修 3 4 12 分 1 一渔船向鱼群发出超声波 若鱼群正向渔船靠近 则被鱼群反射回来的超声波与发出 的超声波相比 A 波速变大 B 波速不变 C 频率变高 D 频率不变 2 用的超声波检查胆结石 该超声波在结石和胆汁中的波速分别为 2250m s 6 2 10 Hz 和 1500m s 则该超声波在结石中的波长时胆汁中的 倍 用超声波检查胆结石是因为 超声波的波长短 遇到结石时 选填 容易 或者 不容易 发生衍射 2015 海南海南 14 14 如图 位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧 ab 和抛物线 bc 组 成 圆弧半径 Oa 水平 b 点为抛物线顶点 已知 h 2m s 2m 取重力加速度大小 2 10 gm s 1 一小环套在轨道上从 a 点由静止滑下 当其在 bc 段轨道运动时 与轨道之间无相互作 用力 求圆弧轨道的半径 2 若环从 b 点由静止因微小扰动而开始滑下 求环到达 c 点时速度的水平分量的大小 答案 1 0 25m 2 2 m s 解析 1 一小环套在 bc 段轨道运动时 与轨道之间无相互作用力 则说明下落到 b 点时 7 的速度 使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道 bc 重合 故有 b sv t 2 1 2 hgt 从 ab 滑落过程中 根据动能定理可得 2 1 2 b mgRmv 联立三式可得 2 0 25 4 s Rm h 2 下滑过程中 初速度为零 只有重力做功 根据动能定理可得 2 1 2 c mghmv 因为物体滑到 c 点时与竖直方向的夹角等于 1 问中做平抛运动过程中经过 c 点时速度与竖 直方向的夹角相等 设为 则根据平抛运动规律可知 2 2 sin 2 b b v vgh 根据运动的合成与分解可得sin c v v 水平 联立 可得 2 2 2 4 s gh vm s sh 水平 2015 海南海南 16 16 模块 3 4 试题 1 一列沿 x 轴正方向传播的简谱横波在 t 0 时刻的波形如图所示 质点 P 的 x 坐标为 3m 已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0 4s 下列说法正确的是 填正确答案标号 选对 1 个得 2 分 选对 2 个得 3 分 选 3 个得 4 分 每选错 1 个扣 2 分 最低得分为 0 分 A 波速为 4m s B 波的频率为 1 25Hz C x 坐标为 15m 的质点在 t 0 2s 时恰好位于波谷 D x 的坐标为 22m 的质点在 t 0 2s 时恰好位于波峰 E 当质点 P 位于波峰时 x 坐标为 17m 的质点恰好位于波谷 答案 BDE 解析 任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0 4s 则 1 0 4 2 Ts 解得 0 8Ts 从图像中可知4m 所以根据公式 4 5 0 8 vm s T 故 A 错误 根据公式 8 1 f T 可得波的频率为 1 25Hz B 正确 x 坐标为 15m 的质点和 x 坐标为 3m 的质点相隔 12m 为波长的整数倍 即两质点为同相点 而 x 坐标为 3m 的质点经过 t 0 2s 即四分之一周 期振动到平衡位置 所以 x 坐标为 15m 的质点在 t 0 2s 时振动到平衡位置 C 错误 x 的坐 标为 22m 的质点和 x 的坐标为 2m 的质点为同相点 x 的坐标为 2m 的质点经过 t 0 2s 即四分 之一周期恰好位于波峰 故 x 的坐标为 22m 的质点在 t 0 2s 时恰好位于波峰 D 正确 当质 点 P 位于波峰时 经过了半个周期 而 x 坐标为 17m 的质点和 x 坐标为 1m 的质点为同相点 经过半个周期 x 坐标为 1m 的质点恰好位于波谷 E 正确 2015 天津 3 3 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图 a b 两质点的横坐标分别为 x 2m 和 x 6m 图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象 下列说法正确的是 A 该波沿 x 方向传播 波速为 1m s B 质点 a 经 4s 振动的路程为 4m C 此时刻质点 a 的速度沿 y 方向 D 质点 a 在 t 2 s 时速度为零 答案 D 2015 天津 9 2 某同学利用单摆测量重力加速度 为了使测量误差尽量小 下列说法正确的是 A 组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B 组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C 实验时须使摆球在同一竖直面