高三物理精準提升專練20機械振動械波含答案

這是一份高三物理精準提升專練20機械振動械波含答案，共11頁。試卷主要包含了應(yīng)用① 機械振動，應(yīng)用② 機械波，5 cm，2 m/s B．0，0 m/s，5 m/s，波一定向左傳播等內(nèi)容，歡迎下載使用。
 專練20     機械振動與機械波  例1．(2021?廣東卷選考)如圖所示，一個輕質(zhì)彈簧下端掛一小球，小球靜止。現(xiàn)將小球向下拉動距離A后由靜止釋放，并開始計時，小球在豎直方向做簡諧運動，周期為T。經(jīng)時間，小球從最低點向上運動的距離_____A（選填“大于”“小于”或“等于”）；在時刻，小球的動能______（選填“最大”或“最小”）。 例2．(2021?湖北卷?10)(多選)一列簡諧橫波沿 x軸傳播，在t＝0時刻和t＝1 s時刻的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知x＝0處的質(zhì)點在0～1 s內(nèi)運動的路程為4.5 cm。下列說法正確的是(　　)A．波沿x軸正方向傳播B．波源振動周期為1.1 sC．波的傳播速度大小為13 m/sD．t＝1 s時，x＝6 m處的質(zhì)點沿y軸負方向運動例3．(2021?遼寧卷?7)一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，t＝2 s時的波形如圖（a）所示，x＝2 m處質(zhì)點的振動圖像如圖（b）所示，則波速可能是(　　)A．0.2 m/s     B．0.4 m/s     C．0.6 m/s     D．0.8 m/s  1．P、Q是簡諧橫波傳播方向上的兩個質(zhì)點，它們的平衡位置間的距離為0.2 m。此波波速為1 m/s，振幅為4 cm，周期為0.4 s。在t＝0時刻，P點位于平衡位置上方最大位移處。則Q點(　　)A．在0.3 s時的加速度最大B．在0.3 s時的速度最大C．在0.1 s時的位移為4 cmD．在0.1 s時的位移為－4 cm2．一列沿x軸正向傳播的簡諧波，在x1＝2.0 m和x2＝12 m處的兩質(zhì)點的振動圖象如圖實線和虛線所示。由圖可知，關(guān)于簡諧波的波長和波速有如下一些判斷，正確的是(　　)A．波長一定等于4.0 mB．波長可能等于10 mC．2 s末x1＝2.0 m的質(zhì)點具有沿y軸負方向的最大速度D．最大波速等于5.0 m/s3．如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，下列說法正確的是(　　)A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相等，則圖線Ⅱ是月球上的單擺共振曲線B．若兩次受迫振動均是在地球上同一地點進行的，則兩次擺長之比為l1∶l2＝4∶25C．圖線Ⅱ若是在地球表面上完成的，則該擺擺長約為1 mD．若擺長約為1 m，則圖線Ⅰ是在地球表面上完成的4．一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負方向傳播，已知x＝λ處質(zhì)點的振動方程為y＝Acos(t)，則t＝T時刻的波形圖正確的是(　　)5．(多選)在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡諧橫波在x軸 上傳播，某時刻的波形如圖，其波速為5 m/s，則下列說法正確的是(　　)A．此時P(－2 m，0 cm)、Q(2 m，0 cm)兩點運動方向相同B．再經(jīng)過0.5 s質(zhì)點N剛好在(－5 m，20 cm)位置C．能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為3 HzD．波的頻率與波源的振動頻率無關(guān)6．(多選)一列橫波沿直線傳播，在波的傳播方向上有A、B兩點。在t時刻A、B兩點間形成的波形如圖甲所示，在(t＋3 s)時刻A、B兩點間形成的波形如圖乙所示，已知A、B兩點間的距離s＝9 m，則以下說法中正確的是(　　)A．若周期為4 s，波一定向右傳播B．若周期大于4 s，波可能向右傳播C．若波速為8.5 m/s，波一定向左傳播D．該波波速可能的最小值為0.5 m/s7．(多選)甲、乙兩列簡諧橫波在同種均勻介質(zhì)中傳播，如圖所示為t＝0時刻兩列波恰好在坐標原點相遇時的波形圖，甲波的頻率為2 Hz，沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負方向傳播，則(　　) A．乙波的頻率為2 HzB．甲波的傳播速度為2 m/sC．兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點振幅為0D．兩列波疊加后，x＝2 m處為振動加強點8．(多選)在坐標原點的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v＝200 m/s，已知t＝0時，波剛好傳播到x＝40 m處，如圖所示。在x＝400 m處有一接收器(圖中未畫出)，則下列說法正確的是(　　)A．波源開始振動時方向沿y軸負方向B．從t＝0開始經(jīng)0.15 s，x＝40 m的質(zhì)點運動的路程為60 cmC．接收器在t＝2 s時才能接收到此波D．若波源向x軸正方向運動，接收器接收到波的頻率可能為11 Hz9．(多選)一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t＝0 時的波形如圖所示，已知振源振動的周期T＝4 s，x＝1 m處的質(zhì)點P比x＝3 m處的質(zhì)點Q先回到平衡位置，則下列說法中正確的是(　　)A．該波沿x軸負方向傳播，波速為2 m/sB．質(zhì)點P經(jīng)過3 s振動的路程為0.3 mC．t＝1 s時，質(zhì)點Q的速度方向和加速度方向相同D．質(zhì)點Q在t＝4.5 s時恰好位于波峰10．(多選)如圖所示，一質(zhì)點在x軸上以0為平衡位置做簡諧運動，其振幅為8 cm，周期為4 s。t＝0時質(zhì)點在x＝4 cm處，向x軸負方向運動，則(　　)A．質(zhì)點在t＝1.0 s時所處的位置為x＝＋4 cmB．質(zhì)點在t＝1.0 s時所處的位置為x＝－4 cmC．由起始位置運動到x＝－4 cm處所需的最短時間為 sD．由起始位置運動到x＝－4 cm處所需的最短時間為 s11．如圖所示，t＝0時，位于原點O處的波源，從平衡位置(在x軸上)開始沿y軸正方向做周期T＝0.2 s、振幅A＝4 cm的簡諧振動。該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，當平衡位置坐標為(9 m，0)的質(zhì)點P剛開始振動時，波源剛好位于波谷。(1)質(zhì)點P在開始振動后的Δt＝1.05 s內(nèi)通過的路程是多少？(2)該簡諧波的最大波速是多少？(3)若該簡諧波的波速為v＝12 m/s，質(zhì)點Q的平衡位置坐標為(12 m，0)(圖中未畫出)。請寫出以t＝1.05 s時刻為新的計時起點的質(zhì)點Q的振動方程。     12．實線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t1＝0和t2＝0.06 s時刻的波形圖。已知在t＝0時刻，x＝1.5 m處的質(zhì)點向y軸正方向運動．(1)判斷該波的傳播方向；(2)求該波的最小頻率；(3)若3T＜0.06 s＜4T，求該波的波速大小。
 例1．【解析】根據(jù)簡諧振動的位移公式，則時有，所以小球從最低點向上運動的距離，則小球從最低點向上運動的距離小于A。在時，小球回到平衡位置，具有最大的振動速度，所以小球的動能最大。【答案】小于   最大 例2．【解析】由題意，x＝0處的質(zhì)點在0～1 s的時間內(nèi)通過的路程為4.5 cm，則結(jié)合圖可知t＝0時刻x＝0處的質(zhì)點沿y軸的負方向運動，則由質(zhì)點的振動和波的傳播方向關(guān)系可知，該波的傳播方向沿x軸的正方向，故A正確；由題意可知，t＝1 s為，解得，由圖可知，則，故C正確，B錯誤；由同側(cè)法可知t＝1 s時，x＝6 m處的質(zhì)點沿y軸正方向運動，故D錯誤。【答案】AC例3．【解析】根據(jù)圖b可知t＝2 s時x＝2 m處的質(zhì)點正經(jīng)過平衡位置向下振動；又因為該波向負方向傳播，結(jié)合圖a，利用“上下坡”法可知x＝2 m為半波長的奇數(shù)倍，即有(n＝1，2，3… …)，而由圖b可知該波的周期為T＝4 s；所以該波的波速(n＝1，2，3… …)，當n＝3時可得波的速率v＝0.2 m/s。【答案】A   1．【答案】B【解析】波長λ＝vT＝1 m/s×0.4 s＝0.4 m，故質(zhì)點P、Q平衡位置間的距離0.2 m＝λ，質(zhì)點P和質(zhì)點Q振動狀態(tài)正好相反，在t＝0時刻，P點位于平衡位置上方最大位移處(波峰)，質(zhì)點Q則位于平衡位置下方最大位移處(波谷)，故經(jīng)過0.3 s＝T后，在0.3 s時，質(zhì)點Q在平衡位置，且向y軸負方向振動，質(zhì)點Q在平衡位置，則速度最大，加速度為零，位移為零；在0.1 s時，Q點在平衡位置，位移為零，故B正確，A、C、D錯誤。2．【答案】D【解析】由兩質(zhì)點的振動圖象知，兩個質(zhì)點的振動情況總是相反，則有x2－x1＝λ，n＝0，1，2，…則波長λ＝＝ m，由于n為整數(shù)，λ不可能等于10 m。當n＝2時，λ＝4 m，故A、B錯誤；由振動圖象可知，2 s末x1＝2.0 m的質(zhì)點具有沿y軸正方向的最大速度，選項C錯誤；由振動圖象讀出周期T＝4 s，則波速為v＝＝ m/s，n＝0，1，2，…當n＝0時v＝5 m/s為最大速度，故D正確。3．【答案】C【解析】若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，因為圖線Ⅰ單擺的固有頻率較小，則固有周期較大，根據(jù)T＝2π知，周期大的重力加速度小，則圖線Ⅰ是月球上單擺的共振曲線，A錯誤；若兩次受迫振動均是在地球上同一地點進行的，則重力加速度相等，因為固有頻率之比為2∶5，則固有周期之比為5∶2，根據(jù)T＝2π，知擺長之比為25∶4，B錯誤；圖線Ⅱ若是在地球表面上完成的，則固有頻率為0.5 Hz，則T＝2π＝2 s，解得l＝1 m，C正確，D錯誤。4．【答案】D【解析】根據(jù)題意可知，t＝T時，在λ＝λ＋λ處的質(zhì)點處于y＝Acos(t)＝Acos(?T)＝0，則此時質(zhì)點位于平衡位置；下一時刻，該質(zhì)點向上運動，原理平衡位置，根據(jù)題意，橫波沿x軸負方向傳播，根據(jù)同側(cè)法判斷可知，ABC錯誤，D正確。5．(多選)【答案】AB【解析】由同側(cè)法可得P、Q兩點振動方向均為y軸負方向，A正確；由題圖知λ＝2 m，由v＝得T＝＝0.4 s，所以t＝0.5 s＝1T時，由平移法可得波再傳播1λ，N處于波峰，B正確；因該波的頻率f＝＝2.5 Hz，所以頻率為3 Hz的橫波不滿足干涉條件，C錯誤；因波源振動一個周期波傳播一個波長的距離，故波的頻率必與波源的振動頻率相同，D錯誤。6．(多選)【答案】ACD【解析】根據(jù)題圖可知，波長λ＝×2 m＝6 m。若波向右傳播，則3 s＝T(其中n＝0，1，2，3…)，周期T＝ s(其中n＝0，1，2，3…)，波速v＝＝(2n＋1.5) m/s，可見，當n＝0時，周期最大為4 s，波速最小為1.5 m/s，n取任何自然數(shù)，波速都不等于8.5 m/s；若波向左傳播，則3 s＝(n＋)T(其中n＝0，1，2，3…)，周期T＝ s(其中n＝0，1，2，3…)，波速v＝＝(2n＋0.5) m/s，可見，當n＝0時，周期最大為12 s，波速最小為0.5 m/s，n＝4時，波速v＝8.5 m/s，A、C、D正確，B錯誤。7．(多選)【答案】AD【解析】甲、乙兩列簡諧橫波在同種均勻介質(zhì)中傳播，波速相等，由圖知，λ甲＝2 m，λ乙＝2 m，由v＝λf知甲、乙兩波的頻率之比為1∶1，即為f乙＝f甲＝2 Hz，故A正確；甲波的傳播速度為v＝λ甲f甲＝2×2 m/s＝4 m/s，B錯誤；兩列波疊加后有：x＝0處的質(zhì)點振動加強，振幅為：A0＝A甲＋A乙＝10 cm＋20 cm＝30 cm，C錯誤；兩列波疊加后，在x＝2 m處兩波的波峰與波峰或波谷與波谷相遇，振動加強，D正確。8．(多選)【答案】ABD【解析】波沿x軸正方向傳播，運用波形平移法可知，由圖中x＝40 m處質(zhì)點的起振方向為沿y軸負方向，則波源開始振動時方向沿y軸負方向，故A正確；由圖讀出波長為λ＝20 m，周期為T＝＝ s＝0.1 s，由于t＝0.15 s＝1.5T，從t＝0開始經(jīng)0.15 s時，x＝40 m處的質(zhì)點運動的路程s＝1.5×4A＝6×10 cm＝60 cm，故B正確；接收器與x＝40 m處的距離為Δx＝400 m－40 m＝360 m，波傳到接收器的時間為t＝ s＝1.8 s，故C錯誤；該波的頻率為f＝＝10 Hz，若波源向x軸正方向運動，波源與接收器間的距離減小，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，接收器收到波的頻率增大，將大于10 Hz，故D正確。9．(多選)【答案】CD【解析】根據(jù)題意可知質(zhì)點P比質(zhì)點Q先回到平衡位置，即P此時向下振動，Q向上振動，根據(jù)上下坡法可得波沿x軸正方向傳播，從圖中可知λ＝8 m，T＝4 s，故v＝＝ m/s＝2 m/s，A錯誤；由于質(zhì)點P不在特殊位置，所以經(jīng)過3 s＝T的路程不一定為3 m，B錯誤；在t＝1 s時，即經(jīng)過了四分之一周期后，Q在平衡位置上方向平衡位置運動，即做加速運動，速度方向和加速度方向相同，C正確；質(zhì)點Q振動的步調(diào)比x＝2 m處的質(zhì)點晚t＝ s＝0.5 s的時間，而x＝2 m處的質(zhì)點在t＝4 s時運動到了波峰，所以在t＝4.5 s時質(zhì)點Q運動到了波峰，D正確。10．(多選)【答案】BC【解析】簡諧運動振動方程的一般表示式為x＝Asin (ωt＋φ0)，根據(jù)題給條件有A＝8 cm＝0.08 m，ω＝＝ rad/s＝0.5π rad/s，所以x＝0.08 (sin 0.5πt＋φ0) m，將t＝0時，x＝0.04 m，代入得0.04＝0.08 sin φ0，解得初相φ0＝或φ0＝，因為t＝0時，速度方向沿x軸負方向，即位移在減小，所以取φ0＝，所求的振動方程為x＝0.08sin  m，質(zhì)點在t＝1.0 s時所處的位置為x＝0.08sin ＝－0.04 m＝－4 cm，A錯誤，B正確；由于t＝0時刻質(zhì)點向x軸負方向運動，所以由起始位置運動到x＝－4 cm處所需的最短時間為回到平衡位置后直接再到達x＝－4 cm處的時間，由振動的對稱性可知，兩段時間相等。回到平衡位置的時間t1＝＝ s＝ s，所以由起始位置運動到x＝－4 cm處所需的最短時間為t＝2t1＝ s，C正確，D錯誤。11．【解析】(1)由于質(zhì)點P從平衡位置開始振動，且Δt＝1.05 s＝5 T，故在Δt＝1.05 s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程s＝21A＝84 cm。(2)設(shè)該簡諧波的波速為v，兩質(zhì)點O、P間的距離為Δx由題意可得Δx＝λ＝9 m　(n＝0,1,2，…)所以v＝＝ m/s　(n＝0,1,2，…)當n＝0時，該簡諧波的波速最大，vm＝60 m/s。(3)簡諧波從波源傳到(12 m，0)點所用時間t1＝ s＝1 s再經(jīng)t2＝t－t1＝0.05 s，質(zhì)點Q位于波峰位置，則以此時刻為計時起點，質(zhì)點Q的振動方程為y＝0.04cos 10πt (m)。12．【解析】(1)由題意可知該波向x軸正方向傳播。(2)因波的傳播具有周期性，設(shè)波的周期為T，t2＝0.06 s時刻，則有(下列各式中n＝0，1，2…)T＝0.06 s得T＝ s則f＝＝ Hz當n＝0時，f最小為fmin＝ Hz＝12.5 Hz。(3)法一：由3T<0.06 s<4T，T＝0.06 s得：n＝3，T＝0.016 s所以v＝＝ m/s＝75 m/s。法二：由3T<0.06 s<4T知，n＝3，則波在0.06 s內(nèi)傳播距離為：x＝λ＝4.5 mv＝＝ m/s＝75 m/s。