选择 非选择训练(十三)-高三物理二轮复习题.docx

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1、选择+非选择训练(十三)机械振动与机械波时间:40分钟1.(1)已知波源的平衡位置在O点,t=0时刻开始做振幅为50 cm的简谐运动,频率为20 Hz,发出一列横波沿x轴正方向传播.如图X13-1所示为P点恰好开始振动时的波形,P、Q两质点的平衡位置坐标分别为P(6 m,0)、Q(28 m,0),则下列说法正确的是.图X13-1A.这列波的波速为40 m/sB.当t=0.35 s时,Q点刚开始振动C.波源刚开始振动时的运动方向沿-y方向D.Q点刚开始振动时,P点恰位于平衡位置E.Q点刚开始振动之前,P点经过的路程为1.0 m(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播,沿传播方向上P、Q两点的振动图像如

2、图X13-2甲、乙所示,已知P、Q两点平衡位置的坐标分别为xP=2 m、xQ=4 m.若该波的波长大于2 m,则波速是多大?若该波的波长小于2 m,则波长是多少?图X13-22.(1)某同学用DIS系统在实验室做“单摆的周期T与摆长L的关系”实验,通过计算机描绘出两次实验中单摆的振动图像,如图X13-3所示,由图可知,两次实验中单摆的频率之比fafb=;两单摆摆长之比LaLb=.图X13-3(2)如图X13-4所示,实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图,虚线是在t2=t1+0.2 s时刻的波形图.在t1到t2的时间内,如果质点M通过的路程为1 m,那么波的传播方向怎样?波速为多大?若波速为55

3、 m/s,求质点M在t1时刻的运动方向.图X13-43.(1)关于振动和波动,下列说法正确的是.A.做简谐运动的物体经过同一位置时,加速度可能不同B.在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率C.在波的干涉中,振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处D.波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的频率会发生变化E.在波的传播方向上相对平衡位置的位移始终相同的两质点间的距离等于波长(2)如图X13-5所示,质量为M=0.5 kg的物体B和质量为m=0.2 kg的物体C用劲度系数为k=100 N/m的竖直轻弹簧连在一起.物体B放在水平地面上,物体C在轻弹簧的上方静止不动.现将物体C竖

4、直向下缓慢压下一段距离后释放,物体C开始上下做简谐运动,且当物体C运动到最高点时,物体B刚好对地面的压力为0.已知重力加速度g取10 m/s2.求物体C做简谐运动的振幅;当物体C运动到最低点时,求物体C的加速度大小和此时物体B对地面的压力大小.图X13-54.(1)x=0处的质点在t=0时刻从静止开始做简谐运动,带动周围的质点振动,在x轴上形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波.如图X13-6甲所示为x=0处的质点的振动图像,如图乙所示为该简谐横波在t0=0.03 s时刻的一部分波形图.已知质点P的平衡位置在x=1.75 m处,质点Q的平衡位置在x=2 m处.下列说法正确的是.图X13-6A.质点

5、Q的起振方向沿y轴正方向B.从t0时刻起经过0.027 5 s,质点P处于平衡位置C.从t0时刻算起,质点P比质点Q先到达最低点D.从t0时刻起经过0.025 s,质点P通过的路程小于1 mE.从t0时刻起经过0.01 s,质点Q将运动到x=3 m处(2)让一根均匀软绳的端点M在垂直于软绳的方向上做简谐运动,软绳上会形成横波波形,如图X13-7甲所示.已知软绳端点M的振动图像如图乙所示.观察发现,当t=1 s时,软绳上各点都已经开始振动.在t=1.1 s时刻,M、N两点平衡位置之间只有一个波峰,且N点处在平衡位置,M、N两点平衡位置之间距离d=0.6 m.求波长和传播速度大小;从端点M起振开始

6、计时,求绳上N点第五次运动到波峰位置的时间.图X13-7选择+非选择训练(十三)1.(1)BCD(2)87 m/s168n-1 m(n=2,3,4,)解析 (1)波的频率为20 Hz,周期为T=0.05 s,OP=6 m=1.5,则波长=4 m,则波速v=T=40.05 m/s=80 m/s,选项A错误;振动从O点传到Q点的时间t=OQv=2880 s=0.35 s,选项B正确;由波形图可知,P点开始振动时的运动方向沿-y方向,则波源刚开始振动时的运动方向沿-y方向,选项C正确;因PQ=22 m=512,则Q点刚开始振动时,P点恰位于平衡位置,选项D正确;Q点刚开始振动之前,P点振动了512T

7、,则经过的路程为s=5.54A=22A=220.5 m=11 m,选项E错误.(2)由P、Q两点的振动图像可得周期T=2 s设Q点的振动方程为yQ=Asin(t+)当t=0 时,yQ=22ym则 yQ=5sin(t+4) mP点的振动方程yP=5sin t(m)设波从P点传到Q点用时为t,则t+4=2n(n=1,2,3,)若该波的波长大于2 m,则tT,n=2,3,4,t=2n-14s(n=2,3,4,)v=xt=88n-1 m/s(n=2,3,4,)=vT=168n-1 m(n=2,3,4,)2.(1)43916(2)沿x轴正方向传播 25 m/s沿y轴负方向解析 (1)由振动图像知,两单摆

8、的周期分别是Ta=32 s,Tb=2 s,所以两次实验中单摆的频率之比fafb=43,由公式T=2Lg得L=T2g42,所以两单摆摆长之比LaLb=916.(2)由波的图像可知,质点M的振幅为A=20 cm=0.2 m.如果质点M通过的路程为x=1 m,则经历的时间与周期的比值m=x4A=114说明波沿x轴正方向传播波速为v1=mt2-t1=11440.2 m/s=25 m/s.由波的图像可知,波长为=4 m.若波沿x轴正方向传播,则波传播的距离为x1=n+14(n=0,1,2,)波传播的速度为v2=x1t2-t1=5(4n+1) m/s(n=0,1,2,)波速不可能等于55 m/s,说明波沿

9、x轴负方向传播,质点M在t1时刻沿y轴负方向运动.3.(1)BCD(2)0.07 m35 m/s214 N解析 (1)做简谐运动的物体的加速度总与位移大小成正比,与位移方向相反,故每次经过同一位置时,物体的加速度一定相同,故A错误;物体做受迫振动时,驱动力的频率跟物体的固有频率无关,故B正确;在波的干涉中,只要两列波引起的位移方向相同,这个点就是振动加强点,不一定处在波峰或波谷的叠加处,故C正确;根据多普勒效应可知,波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的频率会发生变化,故D正确;根据波长的定义可知,波长等于在波的传播方向上任意两个相邻的振动状态完全相同的两质点间的距离,故E错误.(

10、2)物体C在轻弹簧上方静止时,设轻弹簧的压缩量为x0.对物体C,有mg=kx0解得x0=0.02 m设将物体C从静止向下压缩x后释放,物体C开始以原来的静止位置为平衡位置上下做简谐运动,则振幅A=x当物体C运动到最高点时,对物体B,有Mg=k(A-x0)解得A=0.07 m当物体C运动到最低点时,设地面对物体B的支持力大小为F,物体C的加速度大小为a.对物体C,由牛顿第二定律得k(A+x0)-mg=ma解得a=35 m/s2对物体B,由平衡条件得F=Mg+k(A+x0)解得F=14 N4.(1)BCD(2)0.6 m,3 m/s或0.4 m,2 m/s1.15 s或1.25 s解析 (1)由图

11、甲可知,在t=0时刻振源质点沿y轴负方向振动,而其余质点重复振源质点的运动情况,故质点Q起振的方向沿y轴负方向,故选项A错误;由图甲可知,周期为T=0.02 s,则波速为v=T=20.02 m/s=100 m/s,由图乙可知,当P再次处于平衡位置时,时间为t=1.75-1v s=0.007 5 s,经过周期的一半的整数倍之后,质点P再次处于平衡位置,因t=t+T=0.027 5s,故质点P处于平衡位置,故选项B正确;由于波沿x轴正方向传播,可知从t0时刻算起,质点P比质点Q先到达最低点,故选项C正确;由题可知0.025 s=T+14T,若质点P在最高点、最低点或平衡位置,则通过的路程为s=54

12、4A=5A=1 m,但此时质点P不在特殊位置,故其通过的路程小于1 m,故选项D正确;波传播的是能量或者说是波的形状,但是质点不随波迁移,故选项E错误.(2)由图乙可知,波传播的周期T=0.2 s,在t=1.1 s时刻,M点处在平衡位置,且振动方向向上.由题意知,有两种可能第一种:当1=d=0.6 m时,v1=1T=0.60.2 m/s=3 m/s第二种:当2=23d=0.4 m时,v2=2T=0.40.2 m/s=2 m/s由图乙可知,t=0时,M点振点方向向下,绳上N点第五次到达波峰位置的时间t=dv+34T+4T当v1=3 m/s时,t1=dv1+34T+4T=1.15 s当v2=2 m/s时,t2=dv2+34T+4T=1.25 s