【备战2013】高考物理 5年高考真题精选与最新模拟 专题13 机械振动、机械波

1 备战备战 2013 2013 高考物理高考物理 5 5 年高考真题精选与最新模拟年高考真题精选与最新模拟 专题专题 1313 机机 械振动 机械波械振动 机械波 2012 2012 高考真题精选高考真题精选 2012 大纲版全国卷 20 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播 图 a 是 t 0 时刻的 波形图 图 b 和图 c 分别是 x 轴上某两处质点的振动图像 由此可知 这两质点平 衡位置之间的距离可能是 A 3 1 m B 3 2 m C 1m D 3 4 m 18 模块 3 4 试题 12 分 1 2012 海南 某波源 s 发出一列简谐横波 波源 s 的振动图像如图所示 在波 的传播方向上有 A B 两点 它们到 s 的距离分别为 45m 和 55m 测得 A B 两点开始振动 的时间间隔为 1 0s 由此可知 2 波长 m 当 B 点离开平衡位置的位移为 6cm 时 A 点离开平衡位置的位移是 cm 2012 福建 13 一列简谐波沿 x 轴传播 t 0时刻的波形如图甲所示 此时质点 P 正沿 y 轴负方向运动 其振动图像如图乙所示 则该波的传播方向和波速分别是 A 沿 x 轴负方向 60m s B 沿 x 轴正方向 60m s C 沿 x 轴负方向 30 m s D 沿 x 轴正方向 30m s 2012 浙江 16 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动 形成一列简谐横波 某一时 刻的波形图如图所示 绳上 a b 两质点均处于波锋位置 下列说法正确的是 A a b 两点之间的距离为半个波长 3 B a b 两点开始时刻相差半个周期 C b 点完成全振动的次数比 a 点多一次 D b 点完成全振动的次数比 a 点少一次 2012 天津 7 沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t 0 时刻的波形如图所示 M 为介质中的一个质点 该波的传播速度为 40m s 则t s 时 1 40 A 质点M对平衡位置的位移一定为负值 B 质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同 C 质点M的加速度方向与速度方向一定相同 D 质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反 考点定位 本题考查机械波 质点振动方向与波的传播方向的关系 位移 速度 加速 度方向的判断 2012 四川 19 在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波 波速为 2m s 振幅为A M N是平衡位置相距 2m 的两个质点 如图所示 在t 0 时 M通过其 4 平衡位置沿y轴正方向运动 N位于其平衡位置上方最大位移处 已知该波的周期大于 1s 则 A 该波的周期为 s 5 3 B 在t s 时 N的速度一定为 2m s 1 3 C 从t 0 到t 1s M向右移动了 2m D 从t s 到t s M的动能逐渐增大 1 3 2 3 考点定位 本题考查机械波 2012 北京 17 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动 取平衡位置O为x轴坐标原点 从某时刻开始计时 经过四分之一的周期 振子具有沿x轴正方向的最大加速度 能正确 反映振子位移x与时间 关系的图像是 5 2012 全国新课标卷 34 物理 选修 3 4 15 分 1 6 分 一简谐横波沿 x 轴正向传播 t 0 时刻的波形如图 a 所示 x 0 30m 处的质点的振动图线如图 b 所示 该质点在 t 0 时刻的运动方向沿 y 轴 填 正向 或 负向 已知该波的波长大于 0 30m 则该波的波长为 m 2 9 分 一玻璃立方体中心有一点状光源 今在立方体的部分表面镀上不透明薄 膜 以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体 已知该玻璃的折射率为2 求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值 2012 山东 37 8 分 物理 物理 3 4 1 一列简谐横波沿x轴正方向传播 0t 时刻的波形如图所示 介质中质点P Q分别位于2xm 4xm 处 从 0t 时刻开始计时 当15ts 时质点刚好第 4 次到达波峰 6 求波速 写出质点P做简谐运动的表达式 不要求推导过程 2 如图所示 一玻璃球体的半径为R O为球心 AB为直径 来自B 点的光 线BM在M点射出 出射光线平行于AB 另一光线BN恰好在N点发生全反射 已知 30ABM 求 玻璃的折射率 球心 O 到 BN 的距离 1 2 解析 解 1 设简谐横波的波速为v 波长为 周期为T 有图像知 4m 由题意得 3 3 4 tTT v T 联立 式 代入数据得1 vm s 质点 P 做简谐运动的表达式为0 2sin 0 5 yt m 2 设光线 BM 在 M 点的入射角为i 折射角为r 由几何关系可知 30i 60r 根据折射定律得 sin sin r n i 代入数据得3n 光线 BN 恰好在 N 点发生全反射 则BNO 为临界角 C 1 sinC n 设球心到 BN 的距离为 d 由几何关系可知sindRC 联立 式得 3 3 dR 考点定位 机械振动和机械波 2012 上海 24 如图 简谐横波在t时刻的波形如实线所示 经过 t 3s 其波 形如虚线所示 己知图中x1与x2相距 1m 波的周期为T 且 2T tT0 D 小球所受重力和绳的拉力的合力提供单摆做简谐运动的回复力 2 2013 宝山模拟 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 29 说法中不正确的是 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 3 2013 承德模拟 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播 某一时刻的波形图如图所示 此时 质点 P S 跟质点 Q R 的振动位移大小相等 方向相反 由图可知 在此后的任一时刻 A 质点 P 和 S 的振动加速度大小和方向总相同 B 质点 P 和 Q 的振动位移大小总相同 方向总相反 C 质点 P 和 S 的振动速度大小和方向总相同 D 质点 P 和 R 的振动加速度大小总相同 方向总相反 4 2013 兰州模拟 如图所示为一列在均匀介质中沿 x 轴正方向传播的简谐横波在某时刻 的波形图 波速为 2 m s 则以下说法正确的是 30 A 质点 P 此时刻的振动方向沿 y 轴负方向 B P 点振幅比 Q 点振幅小 C 经过 t 4 s 质点 P 将向右移动 8 m D 经过 t 4 s 质点 Q 通过的路程是 0 4 m 5 2013 襄阳模拟 如图甲所示 一条水平张紧的弹性长绳上有等间距的 Q P O P Q 质点 相邻两质点间距离为 1 m t 0 时刻质点 O 从平衡位置开始沿 y 轴正方向振动 并产生分别向左向右传播的简谐横波 质点 O 振动图象如图乙所示 当 质点 O 第一次达到正方向最大位移时 质点 P 刚开始振动 则下列说法正确的是 A 这列波的波长为 2 m 传播速度为 2 m s B 当质点 Q 第二次达到正向最大位移时 质点 O 已经走过 35 cm 路程 C t 3 s 时 质点 P P 均在平衡位置且向上运动 D t 2 s 时 质点 P 位于波峰 质点 P 则位于波谷 31 6 2013 西城模拟 振源 A 带动细绳上各点上下做简谐运动 t 0 时刻绳上形成的波形如 图所示 规定绳上质点向上运动的方向为 x 轴的正方向 则 P 点的振动图象是图中的 解析 选 B 由绳上形成的波形可知 P 点开始时向下振动 故 B 正确 7 2013 苏州模拟 一列简谐横波沿 x 轴传播 如图甲 乙所示分别为传播方向上相 距 3 m 的两质点的振动图象 则波的传播速度大小可能为 A 30 m s B 20 m s C 15 m s D 5 m s 解析 选 A 由题干图分析得周期 T 0 2 s 0 s 时质点一个在最高点 一个在最低点 所以二者距离相差 1 2 n 则 1 2 n 3 m v 15 1 T n 2 当 n 0 时 v 30 m s 只有 A 正确 8 2013 泉州模拟 将一秒摆 周期为 2 s 置于沿圆形轨道绕地球运动的人造地球卫 星中 若卫星的轨道半径为地球半径的 2 倍 则秒摆的周期将变为 32 A 4 s B 22 s C 2 s D 无限大 解析 选 A 由题干图分析得周期 T 0 2 s 0 s 时质点一个在最高点 一个在最低点 所以二者距离相差 1 2 n 则 1 2 n 3 m v 15 1 T n 2 当 n 0 时 v 30 m s 只有 A 正确 9 2013 长沙模拟 弹簧振子做简谐运动 振动图象如图所示 则 A t1 t2时刻振子的速度大小相等 方向相反 B t1 t2时刻振子加速度大小相等 方向相反 C t2 t3时刻振子的速度大小相等 方向相反 D t2 t4时刻振子加速度大小相等 方向相同 10 2013 芜湖模拟 一简谐横波在 x 轴上传播 在某时刻的波形如图所示 已知此时质点 F 的运动方向向下 则 A 此波沿 x 轴正方向传播 B 质点 D 此时向下运动 C 质点 B 将比质点 C 先回到平衡位置 D 质点 E 的振幅为零 解析 选 B 已知质点 F 向下振动 由 上下坡法 或 同侧法 均可判断此列波向 33 左传播 质点 B 此时向上运动 质点 D 向下运动 质点 C 比 B 先回到平衡位置 此列波上所 有振动质点的振幅都是相等的 故 B 正确 11 2013 宝鸡模拟 如图为甲 乙两简谐横波 图中各画了一个波长 在同一种介质中 传播时某时刻的图线 则下列说法中正确的是 A 这两列波不可能发生干涉现象 B 甲波的速度 v1比乙波的速度 v2大 C 甲波的速度 v1比乙波的速度 v2小 D 甲波的速度 v1与乙波的速度 v2一样大 12 2013 潍坊模拟 位于坐标原点 O 的波源开始向上振动 形成简谐波沿 x 轴正方向传播 传播速度为 10 m s 周期为 0 4 s 波源振动 0 2 s 后立即停止振动 波源停止 振动后经 过 0 2 s 的波形是 解析 选 C 由 vT 可求得波长 4 m 波的周期 T 0 4 s 波源振动 0 2 s T 2 故 形成半个波长的波形 A B 错误 又由于波源开始时向上振动 故形成凸起的波形 波源 34 停止振动后经过 0 2 s 波沿波的传播方向平移的距离为 x v t 2 m C 正确 D 错误 13 2013 年四川绵阳一中模拟 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 14 2013 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 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 15 2013 年福州一中模拟 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 35 A 2 m s B 3 m s C 4 m s D 5 m s 16 2013 年北京四中模拟 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 3 4 乙描述的是 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 17 2013 年东北育才中学模拟 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 36 18 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 19 2013 年哈尔滨三中模拟 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 v 播方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 1 4 T 4 振动速度既不为零也不是最大值 C D 均错 20 2013 福州模拟 一简谐横波在时刻 t 0 时的波形图象如图所示 沿 x 轴正方向传 播 已知在 t2 0 6 s 末时 A 点出现第三次波峰 试求 37 1 该简谐波的周期 2 该简谐波传播到 B 点所需的时间 3 B 点第一次出现波峰时 A 点经过的路程 PQ n 3 4 1 又 v1 1 T PQ x2 x1 联立 式代入数据 解得 3 1 10 vm s n0 1 2 4n3 当简谐波沿 x 轴负方向传播时 最简波形如图 PQ n 1 4 2 又 2 2 v T PQ x2 x1 38 联立 式代入数据解得 3 2 10 v 4n1 m s n 0 1 2 答案 见解析 21 2013 杭州模拟 如图所示 一列水平向右传播的简谐横波 波速大小为 0 6 m s P 质点的平衡位置坐标 x 0 96 m 从图中状态开始计时 求 1 经过多长时间 P 质点第一次到达波谷 2 经过多长时间 P 质点第二次到达波峰 3 P 质点第二次到达波峰时 通过的路程及该时刻的 位移 解析 1 由题意知 A 点经过 2 5 个周期后第三次出现波峰 2 5T 0 6 s T 0 24 s 2 由图知 1 2 m 波速 v T 5 m s 波传播到 B 点的时间 x1 8 t s v5 0 36 s 3 方法一 B 点第一次出现波峰所需时间就是第一个波峰传播到 B 点的时间 x2 7 t s0 54 s v5 2 25T A 点经过的路程 s 4A 2 25 4 0 1 2 25 m 0 9 m 方法二 波传播到 B 点时 B 点起振方向向下 从开始振动到第一次到达波峰需要时间 t 0 75T 0 18 s 则 B 点第一次到达波峰的时间 t t 0 36 s 0 18 s 0 54 s 2 25T A 点经过的路程 39 s 4A 2 25 4 0 1 2 25 m 0 9 m 答案 1 0 24 s 2 0 36 s 3 0 9 m 22 一列简谐波沿 x 轴方向传播 已知 x 轴上 x1 0 和 x2 1 m 两处质点的振动图象分 别如图甲 乙所示 求此波的传播速度 解析 1 P 质点第一次到达波谷所需的时间 就是初始时刻 x 0 18 m 处的质点的 振动状态传到 P 点所需的时间 由图可知 x1 0 96 m 0 18 m 0 78 m 则 1 1 x0 78 t s v0 6 1 3 s 2 为了求 P 质点第二次到达波峰所需的时间 可选取 x 0 06 m 处的质点的振动状态 作为研究对象 该振动状态传到 P 点所需的时间再加一个周期即为所求时间 则 2 2 T0 4 s v x0 960 06 tT s0 4 s1 9 s v0 6 23 如图所示为一列简谐波在 t1 0 时刻的图象 此时波中质点 M 的运动方向沿 y 轴负方向 且 t2 0 55 s 时质点 M 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处 试求 1 此波沿什么方向传播 40 2 波速是多大 3 从 t1 0 至 t3 1 2 s 质点 N 运动的路程和相对于平衡位置的位移分别是多少 24 如图所示 一根柔软的弹性绳子右端固定 左端自由 A B C D 为绳上等间隔 的点 点间间隔为 50 cm 现用手拉着绳子的端点 A 使其上下振动 若 A 点开始向上 经 0 1 s 第一次达到最大位移 C 点恰好开始振动 则 1 绳子形成的向右传播的横波速度为多大 2 从 A 开始振动 经多长时间 J 点第一次向下达到最大位移 3 画出当 J 点第一次向下达到最大位移时的波形图象 41 25 在一列沿水平直线传播的简谐横波上 有相距 0 4 m 的 B C 两质点 t1 0 时 B C 两质点的位移为正的最大值 而且 B C 间有一个波谷 当 t2 0 1 s 时 B C 两质点 的位置刚好在各自的平衡位置 并且这时 B C 间呈现一个波峰一个波谷 波谷到 B 点的距 离为波长的四分之一 试求 1 该简谐横波的周期 波速各为多少 2 若波速为 27 m s 则 t3 0 3 s 时质点 C 的振动方向怎样 解析 1 由题意可知 t1 0 时波形应为图中的实线所示 而 t2 0 1 s 时图线为图中 的虚线所示 若波由 B 向 C 传播 由平移法 将实线波形向右平移 n1 3 4 即为虚线波形 可知 t2 t1 n1 3 4 T1 结合 0 4 m t2 t1 0 1 s 可得 T1 1 1 s 10n7 5 v1 4n1 3 m s 其中 n1 0 1 2 同理 若波由 C 向 B传播 由平移法 实线波形向左平移 n2 1 4 即为虚线波形 知 2122 1 tt n T 4 可得 222 2 1 T sv4n1 m s 10n2 5 其中 n2 0 1 2 42 最新模拟最新模拟 1 一单摆的摆长l 98cm 在t 0 时 正从平衡位置向右运动 取g 9 8m s2 则 当t 1 2s 时 下列关于摆球的运动描述 正确的是 A 正向左做减速运动 加速度正在增加 B 正向左做加速运动 加速度正在减小 C 正向右做减速运动 加速度正在增加 D 正向右做加速运动 加速度正在减小 解析 单摆的周期T 2 2s 所以摆球在t 1 2s 时 正在平衡位置的左边 l g 且向左运动之中 故正向左做减速运动 加速度正在增加 即选项 A 正确 答案 A 2 2013 广西模拟 关于多普勒效应的叙述 下列说法正确的是 A 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B 产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动 C 甲乙两列车相向行驶 两车均鸣笛 且所发生的笛声频率相同 乙车中的某旅客听 到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率 D 哈勃太空望远镜发现所接受到的来自于遥远星系上的某种原子光谱 与地球上同种 原子的光谱相比较 光谱中各条谱线的波长均变长 称为哈勃红移 这说明该星系正在远 离我们而去 43 3 一列简谐横波沿x轴负方向传播 图 甲 是t 1s 时的波形图 图 乙 是波中某振动质 点位移随时间变化的振动图线 两图用同一时间起点 则图 乙 可能是图 甲 中哪个质点 的振动图线 A x 0 处的质点 B x 1m 处的质点 C x 2m 处的质点 D x 3m 处的质点 4 2013 湖北重点中学联考 一列简谐波在均匀介质中沿直线向右以v的速度传播 图中上半部分所示的各质点的平衡位置在同一直线上 间距相等 以质点 1 从平衡位置开 始竖直向上运动起为起始时刻 经过时间t 前 13 个质点第一次形成如图下半部分所示波 形图 则两质点平衡位置的间距d为 A B C D vt 4 vt 8 vt 12 vt 16 44 5 2013 天津六校联考 铺设轶轨时 每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙 匀速运 行的列车经过轨端接缝处时 车轮就会受到一次冲击 由于每根钢轨长度相等 所以这个 冲击力是周期性的 列车受到周期性的冲击做受迫振动 若发生共振 列车是危险的 为 了在保证列车安全行驶下提高列车的运行速度 下列措施可行的是 A 增加钢轨的长度 B 增大列车的固有频率 C 减小钢轨的长度 D 增大列车的固有周期 6 2013 保定调研 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 s C 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 45 7 2013 石家庄质检 如图所示 沿波的传播方向上有间距均为 1m 的五个质点 均静止 在各自的平衡位置 一列简谐横波以 1m s 的速度水平向右传播 t 0 时到达质点a 质点 a开始由平衡位置向下运动t 3s 时质点a第一次到达平衡位置上方的最高点 则下列判 断正确的是 A 质点d是开始振动后的振动周期为 4s B t 4s 时波恰好传到质点e C 在 3s t 4s 这段时间内质点c的速度方向向上 D 质点b开始振动时速度方向向上 8 一列沿x轴正方向传播的横波 t 0 时刻的波形如图中实线所示 t 0 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 27s 46 C 波的频率可能为 1 25Hz D 波的传播速度可能为 20m s 9 2013 临沂模拟 如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移 时间图象 下列 有关该图象的说法正确的是 A 该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置处 B 从图象可以看出小球在振动过程中沿t轴方向移动的 C 为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移 让底片沿垂直x轴方向匀速运动 D 图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同 解析 从图象看出 小球振动方向是沿x轴的 故 B 错 平衡位置附近小球疏 表 示运动快 小球密处表示运动慢 故 D 对 答案 ACD 10 2013 石家庄模拟 某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4km s 和 9km 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 如图所示 在一次地震 中 震源在地震仪下方 观察到两振子相差 5s 开始振动 则 A P先开始振动 震源距地震仪约 36km B P先开始振动 震源距地震仪约 25km C H先开始振动 震源距地震仪约 36km 47 D H先开始振动 震源距地震仪约 25km 解析 由于纵波的传播速度快些 所以纵波先到达地震仪处 所以P先开始振 动 设地震仪距震源为x 则有 5 解得 x 36km x 4 x 9 答案 A 11 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 12 201