（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 微專題83 機(jī)械振動和機(jī)械波加練半小時（含解析）

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1、機(jī)械振動和機(jī)械波 [方法點(diǎn)撥]　(1)能運(yùn)用簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)、公式和圖象分析解決問題.(2)掌握波長、頻率和波速的關(guān)系及相關(guān)計算，并注意結(jié)果的多解性. 1.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.軍隊士兵過橋時使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象 B.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動速度相等 C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響 D.水中的氣泡看起來特別明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡中射向水中時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射 E.赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 2.(多選)(2018·福建省漳州市質(zhì)檢)如圖1，兩個頻率相同、振幅均為A的相干波源在水面

2、上傳播產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，其中實(shí)線和虛線分別表示兩列波的波峰和波谷，t＝0時刻M是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.如果兩個波源頻率不同，也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 B.質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時刻的高度差為2A C.質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動加強(qiáng)點(diǎn)，再過半個周期，質(zhì)點(diǎn)P、N也成為振動加強(qiáng)點(diǎn) D.質(zhì)點(diǎn)M振動一個周期，其路程為8A E.若質(zhì)點(diǎn)M振動的頻率為2.5Hz，則從圖示時刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向豎直向下 3.(多選)(2018·河南省商丘市統(tǒng)考)如圖2所示，a、b、c、…k是彈性介質(zhì)中等距離分布在一條直線上的若干個質(zhì)點(diǎn)，t＝0時刻，處在e處的波源從平衡位置開

3、始向上做簡諧運(yùn)動，形成在質(zhì)點(diǎn)a、b、c、…k所在的直線上傳播的橫波，其振幅為4cm、周期為0.4s，若沿波的傳播方向，后一個質(zhì)點(diǎn)比前一個質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動.t＝0.3s時，直線上距波源e點(diǎn)2m處的某質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到最高點(diǎn)，則下列判斷正確的是(　　) 圖2 A.該機(jī)械波的傳播速度大小為5m/s B.該機(jī)械波的波長為4m C.圖中相鄰兩個質(zhì)點(diǎn)間距為0.5m D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時，質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為8cm E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動時，質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的上方 4.(多選)(2018·安徽省合肥一中測試)如圖3所示，一簡諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播，實(shí)線a為t＝0

4、時刻的波形圖線，虛線b為t＝Δt時刻的波形圖線，已知該簡諧橫波波源振動的頻率為f＝2.5Hz，虛線b與x軸交點(diǎn)P的橫坐標(biāo)xP＝1m，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A.這列波的傳播速度大小一定為20m/s B.這列波一定沿x軸正向傳播 C.可能有Δt＝1.25s D.可能有Δt＝1.45s E.該列波遇到寬度為6m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 5.(多選)如圖4所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連，在彈性限度范圍內(nèi)，A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(不計空氣阻力)，則下列說法正確的是(　　) 圖4 A.物體A和B一起做簡諧運(yùn)動 B.作用在

5、A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比 C.B對A的靜摩擦力對A做功，而A對B的靜摩擦力對B不做功 D.物體A和B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 6.(多選)(2019·吉林省遼源市模擬)兩列簡諧橫波的振幅都是20cm，傳播速度大小相同.實(shí)線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，虛線波沿x軸負(fù)方向傳播.某時刻兩列波在如圖5所示區(qū)域相遇，則(　　) 圖5 A.在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.實(shí)線波和虛線波的頻率之比為3∶2 C.平衡位置為x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零 D.平衡位置為x＝8.5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y＞20cm E.從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s，平衡位置為x＝5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移

6、y＜0 7.(多選)(2018·河南省南陽市統(tǒng)考)某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，如圖6甲是t＝1s時的波形圖，圖乙是介質(zhì)中x＝2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.波沿x軸正向傳播，波速為1m/s B.t＝2s時，x＝2m處質(zhì)點(diǎn)的振動方向沿y軸負(fù)向 C.x＝1m處質(zhì)點(diǎn)和x＝2m處質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總相同 D.在1s的時間內(nèi)，波動圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過的路程都是10cm E.在t＝1s到t＝2s的時間內(nèi)，x＝0.5m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度先增大后減小 8.(2018·江西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體聯(lián)考)在某光滑水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系，一彈性繩置于y軸正半軸，A、B是繩上的兩質(zhì)點(diǎn)

7、，繩子的一端位于坐標(biāo)原點(diǎn)O，現(xiàn)讓繩子的該端以x＝0.2sin5πt (m)的規(guī)律做簡諧運(yùn)動，形成一列沿y軸正方向傳播的橫波，某時刻波剛傳到A點(diǎn)，波形如圖7所示，已知OA的距離為1.0m，OB的距離為4.0m，求： 圖7 (1)質(zhì)點(diǎn)振動的周期和波傳播的速度的大??； (2)繩上的B點(diǎn)在波峰位置的時刻. 9.(2017·湖北省武漢市2月調(diào)考)介質(zhì)中x軸上有兩個波源S1和S2，P是S1S2的中點(diǎn)，x軸上的a點(diǎn)與P點(diǎn)相距d＝2m，如圖8所示.兩波源同時開始沿y軸負(fù)方向振動，產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，頻率相等，波速相等，振幅均為A，波長滿足1m<λ<4m.某一時刻質(zhì)點(diǎn)a的位移為

8、2A. 圖8 (1)若波速為2.5m/s，波源S2發(fā)出的波剛傳播到a點(diǎn)時，質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動了多長時間？ (2)求兩列波的波長. 10.如圖9所示實(shí)線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時刻的波形，這列波的周期T符合：3T

9、質(zhì)點(diǎn)振動速度沒有直接關(guān)系，故B錯誤；加偏振片的作用是減弱反射光的強(qiáng)度，從而增大透射光的強(qiáng)度，故C正確；D項中應(yīng)該是光從水中射向氣泡，故D錯誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故E正確.] 2.BDE　[如果兩個波源頻率不同，不能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；在圖示時刻，質(zhì)點(diǎn)M是波峰與波峰疊加，是振動加強(qiáng)點(diǎn)，振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時振幅的和，質(zhì)點(diǎn)P是波谷與波峰疊加，是振動減弱點(diǎn)，位移為0，故質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時刻的高度差為2A，故B正確；兩列波干涉時，兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處振動始終加強(qiáng)，波峰與波谷相遇處振動始終減弱，質(zhì)點(diǎn)Q、M

10、是振動加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)P、N是振動減弱點(diǎn)，再過半個周期，質(zhì)點(diǎn)P、N還是振動減弱點(diǎn)，故C錯誤；質(zhì)點(diǎn)M是振動加強(qiáng)點(diǎn)，振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時振幅的和，所以質(zhì)點(diǎn)M振動一個周期，其路程為8A，故D正確；若質(zhì)點(diǎn)M振動的頻率為2.5Hz，周期為T＝0.4s，由于1.7s＝1.6s＋0.1s＝4T＋T，則從圖示時刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向豎直向下，故E正確.] 3.BCD　[后一個質(zhì)點(diǎn)比前一個質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動，所以t＝0.3s時e點(diǎn)后面的第6個質(zhì)點(diǎn)開始振動，即質(zhì)點(diǎn)k開始振動，所以質(zhì)點(diǎn)k前面的質(zhì)點(diǎn)i第一次到達(dá)波峰，相鄰兩個質(zhì)點(diǎn)間距為x＝＝0.5m，當(dāng)t＝0.3s時，波傳播了3.0m，所

11、以波速大小為v＝m/s＝10m/s，故波長為λ＝vT＝4m，故A錯誤，B、C正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時，波傳播時間t＝s＋×0.4s＝0.5s，則質(zhì)點(diǎn)k運(yùn)動時間為0.2s，質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為s＝×0.2cm＝8cm，故D正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動時，經(jīng)歷的時間為t＝s＝0.35s，質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動時間為t＝s＝0.25s＝T，故質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的下方，故E錯誤.] 4.ACE　[由波的圖象可知λ＝8m，則這列波的傳播速度為v＝＝λf＝8×2.5m/s＝20m/s，故A正確；由已知條件無法判斷波的傳播方向，故B錯誤；若波沿x軸正向傳播，傳播距離為1m＝λ，Δt＝T＋nT(n＝0,1

12、,2,3…)，即Δt＝0.05s＋0.4n，當(dāng)n＝3時，Δt＝1.25s；當(dāng)n＝4時，Δt＝1.65s；若波沿x軸負(fù)方向傳播，則傳播距離為7m＝λ，Δt＝T＋nT(n＝0,1,2,3…)，即Δt＝0.35s＋0.4n，Δt取值為0.35s、0.75s、1.15s、1.55s…，故C正確，D錯誤；障礙物寬度為6m，與波長8m相差不多，則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E正確.] 5.AB　[A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動，對整體研究，整體在水平方向上只受彈簧的彈力，因?yàn)閺椈傻膹椓臀灰瞥烧?，所以回?fù)力F＝－kx，而對A，在B給的靜摩擦力作用下，做往返運(yùn)動，設(shè)彈簧的形變量為x，彈簧的勁度系數(shù)為k，

13、A、B的質(zhì)量分別為M和m，根據(jù)牛頓第二定律得到整體的加速度為a＝－，對A：Ff＝|Ma|＝，可見，作用在A上的靜摩擦力大小Ff與彈簧的形變量x成正比，滿足F＝－kx形式，故兩者都做簡諧運(yùn)動，A、B正確；在簡諧運(yùn)動過程中，B對A的靜摩擦力與位移方向相同或相反，B對A的靜摩擦力對A做功，同理，A對B的靜摩擦力對B也做功，C錯誤；由于A、B組成的系統(tǒng)中彈簧對系統(tǒng)做功，所以機(jī)械能不守恒，D錯誤.] 6.BDE　[兩列波波速相同，波長不同，根據(jù)v＝λf，頻率不同，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯誤；兩列波波速相同，波長分別為4m、6m，根據(jù)v＝λf，頻率之比為3∶2，故B正確；平衡位置為x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位

14、移為零，兩列波單獨(dú)引起的速度大小不等、方向相同，故合速度不為零，故C錯誤；平衡位置為x＝8.5m處的質(zhì)點(diǎn)，兩列波單獨(dú)引起的位移分別為A、A，故合位移大于振幅A，故D正確；兩列波傳播速度大小相同，實(shí)線波的頻率為2Hz，其周期為0.5s，由題圖可知：虛線波的周期為0.75s；從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s，實(shí)線波在平衡位置為x＝5m的質(zhì)點(diǎn)處于波谷，而虛線波處于y軸上方，但不在波峰處，所以質(zhì)點(diǎn)的位移y＜0，故E正確.] 7.BDE　[由題圖甲可知波長λ＝2m，由題圖乙可知周期T＝2s，則波速為v＝＝m/s＝1m/s，由題圖乙可知，t＝1s時x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動，由題圖甲根據(jù)“上坡下，下坡上”可知

15、該波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯誤；t＝1s和t＝2s相差半個周期，質(zhì)點(diǎn)的振動情況完全相反，即t＝2s時，x＝2m處質(zhì)點(diǎn)的振動方向沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，故B正確；x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)和x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)相距半個波長，則兩處質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總相反，故C錯誤；由于1s＝，所以在1s的時間內(nèi)，波動圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過的路程都是2A＝2×5cm＝10cm，故D正確；由題圖甲可知，t＝1s時刻x＝0.5m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰，則在t＝1s到t＝2s的半個周期的時間內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)從波峰運(yùn)動到波谷，即速度先增大后減小，故E正確.] 8.(1)0.4s　5m/s　(2)(0.7＋0.4n) s(n＝0,1,2…) 解析　(1)由簡諧

16、運(yùn)動的表達(dá)式x＝0.2sin5πt (m)可知 ω＝5π＝， 解得T＝0.4s，由題圖可知λ＝2OA＝2m，則波傳播的速度大小為v＝＝m/s＝5m/s. (2)由于AB之間的距離為(4－1)m＝3m＝1λ， 該波傳到B點(diǎn)用時t1＝1T＝0.6s，則從B開始振動到處于波峰位置需要用時t2＝(n＝0,1,2…)，故B在波峰的時刻為t＝t1＋t2＝(0.7＋0.4n) s(n＝0,1,2…) 9.(1)1.6s　(2)見解析 解析　(1)S1波傳到a點(diǎn)時，S2波傳到距離a點(diǎn)2d的位置，則波程差：S2a－aS1＝2d S2波剛傳到a點(diǎn)時，質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動的時間： Δt＝＝1.6s (2

17、)因質(zhì)點(diǎn)a的振幅為2A，故a點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，則： S2a－aS1＝nλ　(n＝0,1,2…) 由已知條件：1m<λ<4m 聯(lián)立解得：n＝2,3 當(dāng)n＝2時，λ＝2m 當(dāng)n＝3時，λ＝m 10.(1)54m/s　(2)58m/s　(3)波向左傳播 解析　(1)波向右傳播時，傳播距離Δx滿足Δx＝kλ＋λ(k＝0,1,2,3…) 由Δt＝，波速v＝知 傳播時間滿足Δt＝kT＋T(k＝0,1,2,3…) 由3T