浙江省2012届高考物理总复习 第11章 机械振动 机械波精练精析

用心 爱心 专心 1 第第 1111 章章 机械振动机械振动 机械波机械波 第一节第一节 机械振动机械振动 一 单项选择题 1 一个弹簧振子 第一次被压缩x后释放做自由振动 周期为T1 第二次被压缩 2x后释放 做自由振动 周期为T2 则两次振动周期之比T1 T2为 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 1 4 解析 选 A 周期与振幅无关 故 A 正确 2 2009 年高考上海卷 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 选 C 由单摆周期公式T 2 知周期只与l g有关 与m和v无关 周期不变频 l g 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 mgh mv2 质量改变后 4mgh 4m 2 可知h h 振幅改变 故选 C 1 2 1 2 v 2 3 2011 年金华模拟 如图所示 一单摆悬于O点 摆长为L 若在O点的竖 直线上的O 点钉一个钉子 使OO L 2 将单摆拉至A处释放 小球将在 A B C间来回振动 若振动中摆线与竖直方向夹角小于 10 则此摆的周 期是 A 2 B 2 L g L 2g C 2 D L g L 2g L g L 2g 解析 选 D 此摆为复合摆 周期等于摆长为L的半个周期与摆长为 的半个周期之和 故 D L 2 正确 4 2011 年安徽合肥一模 如图所示 弹簧振子在振动过程中 振子从 a到b历时 0 2 s 振子经a b两点时速度相同 若它从b再回到a 的最短时间为 0 4 s 则该振子的振动频率为 A 1 Hz B 1 25 Hz C 2 Hz D 2 5 Hz 解析 选 B 由简谐运动的对称性可知 tOb 0 1 s tbc 0 1 s 故 0 2 s 解得T 0 8 T 4 s f 1 25 Hz 选项 B 正确 1 T 5 2011 年江苏泰州联考 如图所示为受迫振动的演示装置 当单 摆A振动起来后 通过水平悬绳迫使单摆B C振动 则下列说法正 确的是 A 只有A C摆振动周期相等 B A摆的振幅比B摆小 C B摆的振幅比C摆大 用心 爱心 专心 2 D A B C三摆的振动周期相等 解析 选 D 当单摆A振动起来后 单摆B C做受迫振动 做受迫振动的物体的周期 或频率 等 于驱动力的周期 或频率 选项 A 错误而 D 正确 当物体的固有频率等于驱动力的频率时 发生共振现象 选项 C 正确而 B 错误 二 不定项选择题 6 做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大 则这段时间内 A 振子的位移越来越大 B 振子正向平衡位置运动 C 振子的速度与位移同向 D 振子的速度与位移反向 解析 选 BD 速度越来越大 说明振子正在向平衡位置运动 位移变小 A 错 B 对 速度与 位移反向 C 错 D 对 7 如图所示是单摆做阻尼运动的位移 时间图线 下列说法中正确的是 A 摆球在P与N时刻的势能相等 B 摆球在P与N时刻的动能相等 C 摆球在P与N时刻的机械能相等 D 摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能 解析 选 AD P N两点表示摆球的位移大小相等 所以重力势能相等 A 对 P点的速度大 所以动能大 故 B C 错 D 对 8 2009 年高考宁夏理综卷改编 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 A 当f f0时 该振动系统的振幅随f增大而减小 B 当f f0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f0 D 该振动系统的振动稳定后 振动的频率等于f 解析 选 BD 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 9 一质点做简谐运动的图象如图所示 下列说法正确的是 A 质点振动频率是 4 Hz B 在 10 s 内质点经过的路程是 20 cm C 第 4 s 末质点的速度是零 D 在t 1 s 和t 3 s 两时刻 质点位移大小相等 方向相同 解析 选 B 读图可知 该简谐运动的周期为 4 s 频率为 0 25 Hz 在 10 s 内质点经过的路 程是 2 5 4A 20 cm 第 4 s 末的速度最大 在t 1 s 和t 3 s 两时刻 质点位移大小相 等 方向相反 用心 爱心 专心 3 三 计算题 10 如图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 设摆球向右运动为正方向 图乙是这个单摆的振动图象 根据图象回答 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 10 m s2 这个摆的摆长是多少 解析 1 由x t图可知 T 0 8 s 所以f Hz 1 25 Hz 1 T 1 0 8 2 t 0 时x 4 cm 故开始时刻摆球在B位置 3 根据T 2 所以l 0 16 m l g T2g 4 2 答案 1 1 25 Hz 2 B点 3 0 16 m 11 2011 年丽水模拟 嫦娥二号 载人飞船的成功发射 标志着我国航天技术新的突 破 如果宇航员将在地面上校准的摆钟拿到月球上去 1 若此钟在月球上记录的时间是 1 h 那么实际的时间是多少 2 若要在月球上使该钟与在地面上时一样准 摆长应如何调节 已知g月 g地 6 解析 1 设在地球上该钟的周期为T0 在月球上该钟的周期为T 设在月球上指示的时间为 t 则在月球上该钟在时间t内振动的次数N 设在地面上振动次数N时所指示的时间为 t T t0 则有N 所以 t0 T0 t T t0 T0 又T 2 l g 所以t0 t t 1 h h T0 T g月 g地 6 6 6 6 所以地面上的实际时间为 h 6 6 2 要使其与在地面上时走得一样准应使T T0 即 l地 g地 l月 g月 l月 l地 l地 应将摆长调为原来的 g月 g地 1 6 1 6 答案 1 h 2 调为原来的 6 6 1 6 12 在心电图仪 地震仪等仪器工作过程中 要进行振动记录 如图甲所示是一个常用的记 录方法 在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔P 在下面放一条白纸带 当小球振动时 匀速拉动纸带 纸带运动方向与振子振动方向垂直 笔就在纸带上画出一条曲线 如图乙所 用心 爱心 专心 4 示 1 若匀速拉动纸带的速度为 1 m s 则由图中数据算出振子的振动周期为多少 2 作出P的振动图象 3 若拉动纸带做匀加速运动 且振子振动周期与原来相同 由图丙中的数据求纸带的加速 度大小 解析 1 由题图乙可知 当纸带匀速前进 20 cm 时 弹簧振子恰好完成一次全振动 由v 可得t s x t x v 0 2 1 所以T 0 2 s 2 由题图乙可以看出P的振幅为 2 cm 振动图象如图所示 3 当纸带做匀加速直线运动时 振子振动周期仍为 0 2 s 由丙图可 知 两个相邻 0 2 s 时间内 纸带运动的距离分别为 0 21 m 0 25 m 由 x aT2 得 a m s2 1 0 m s2 0 25 0 21 0 22 答案 1 0 2 s 2 见解析 3 1 0 m s2 第二节 机械波 一 单项选择题 1 2010 年高考重庆理综卷 一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示 由图可确 定这列波的 A 周期 B 波速 C 波长 D 频率 解析 选 C 由图象可知波长 4 m 根据题设条件无法判断周期 频率 因而也无法计算 波速 只有 C 选项正确 2 2011 年上海宝山测试 一个波源在绳的左端发出半个波 频率为f1 振幅为A1 同时另一个波源在绳的右端发出半个波 频率为f2 振幅为A2 P为两波源的中点 由图可知 下列说 法中不正确的是 用心 爱心 专心 5 A 两列波同时到达两波源的中点P B 两列波相遇后 P点波峰值可达A1 A2 C 两列波相遇后 各自仍保持原来的波形独立传播 D 两列波相遇时 绳上波峰可达A1 A2的点只有一点 解析 选 B 波的传播遵守独立传播原理和叠加原理 两波由于波的传播速率一样 和P点的 距离一样 所以同时到达P点 两波相遇后 绳上某点最大位移可以达到A1 A2 但并不是 P点 因为两波相遇时 波峰到P点的距离不同 3 2010 年高考福建理综卷 一列简谐横波t 0 时刻的波形如图中的实线所示 t 0 02 s 时刻的波形如图中虚线所示 若该波的周期T 0 02 s 则该波的传播速度可能是 A 2 m s B 3 m s C 4 m s D 5 m s 解析 选 B 由于周期大于 0 02 s 当波沿x轴正向传播时 波传播的距离为x1 0 02 m 波速v1 m s 1 m s 当波沿x轴负向传播时 波传播的距离为x2 0 06 m 波 x1 t 0 02 0 02 速v2 m s 3 m s 故 B 选项正确 x2 t 0 06 0 02 4 2010 年高考北京理综卷 一列横波沿x轴正向传播 a b c d为介质中沿波传播方向 上四个质点的平衡位置 某时刻的波形如图甲所示 此后 若经过 周期开始计时 则图乙 3 4 描述的是 A a处质点的振动图象 B b处质点的振动图象 C c处质点的振动图象 D d处质点的振动图象 解析 选 B 由波在某时刻的波形图知 a质点经 周期处在波谷 与图乙不符 c质点经 周 3 4 3 4 期处在波峰 也与图乙不符 d质点经 周期处于平衡位置 但接着向上振动 不符合图乙 3 4 只有b质点经 周期后处于平衡位置且向下振动 3 4 5 2010 年高考天津理综卷 一列简谐横波沿x轴正向传播 传到M点时波形如图所示 再 经 0 6 s N点开始振动 则该波的振幅A和频率f为 用心 爱心 专心 6 A A 1 m f 5 Hz B A 0 5 m f 5 Hz C A 1 m f 2 5 Hz D A 0 5 m f 2 5 Hz 解析 选 D 由图象可知 该简谐横波的振幅A 0 5 m 波的传播速度v f f x t Hz 2 5 Hz 故选项 D 正确 x t 6 0 6 4 二 不定项选择题 6 2009 年高考全国卷 下列关于简谐振动和简谐波的说法 正确的是 A 媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B 媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C 波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D 横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析 选 AD 波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动 A 正确 波 速是波在介质中传播的速度 在同种均匀介质中波速是个常量 质点振动速度随质点振动所 处位置不断变化 B C 错误 波峰 波谷分别是平衡位置上方 下方最大位移处 而振幅是 振动中偏离平衡位置的最大距离 D 正确 7 如图为演示波的衍射装置 S为水平面上振动的波源 M N是水面上的两 块挡板 其中N板可以移动 两板中有一狭缝 此时测得图中A处没有振 动 为了使A处的水也能发生振动 下列措施可行的是 A 使波源的振动频率增大 B 使波源的振动频率减小 C 移动N板使狭缝间距增大 D 移动N板使狭缝间距减小 答案 BD 8 2010 年高考大纲全国卷 一简谐横波以 4 m s 的波速沿x轴正方向传播 已知t 0 时 的波形如图所示 则 A 波的周期为 1 s B x 0 处的质点在t 0 时向y轴负向运动 C x 0 处的质点在t s 时速度为 0 1 4 D x 0 处的质点在t s 时速度值最大 1 4 解析 选 AB 由波的图象知波长 4 m 所以周期T 1 s A 项正确 由波的传播方 v 向和质点振动方向之间的关系知 此时x 0 处的质点向y轴负向运动 B 项正确 质点运动 时越接近平衡位置速度越大 t s 时 x 0 处的质点已运动到x轴下方 某振动速度 1 4 T 4 既不为零也不是最大值 C D 均错 9 2010 年高考浙江卷 在O点有一波源 t 0 时刻开始向上振动 形成向右传播的一列横 波 t1 4 s 时 距离O点为 3 m 的A点第一次达到波峰 t2 7 s 时 距离O点为 4 m 的B 点第一次达到波谷 则以下说法正确的是 A 该横波的波长为 2 m B 该横波的周期为 4 s C 该横波的波速为 1 m s 用心 爱心 专心 7 D 距离O点为 5 m 的质点第一次开始向上振动的时刻为 6 s 末 解析 选 BC 由于波源的起振方向向上 经 到达波峰 经T到达波谷 T 4 3 4 因此有Error 解得T 4 s v 1 m s B C 选项正确 而 vT 4 m A 错 由t 可知 D 选项不正确 x v 三 计算题 10 如图甲所示 在水平面内的三个质点分别位于直角三角形ABC的顶点上 已知AB 6 m AC 8 m t0 0 时刻A B开始振动 波动图象均如图乙所示 所形成的机械波在水平面 内传播 在t 4 s 时C点开始振动 则 1 该机械波的传播速度大小为多少 2 两列波相遇后 C点振动是加强还是减弱 解析 1 传播速度v m s 2 m s AC t 8 4 2 x BC AC AC 2 m AC2 AB2 由图象知 2 m x C点振动加强 答案 1 2 m s 2 加强 11 2011 年山东青