2019年高考物理热点专题38机械振动和机械波.doc

专题38 机械振动和机械波
一、 选择题
1（4分）（2019四川成都摸底）如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1m和5m。图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。已知t＝5s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。下列判断正确的是（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分。每选错1个扣2分，最低得分为0分）

A．A质点的起振方向向上
B．该列机械波的波速为0.2m/s
C．该列机械波的波长为2m
D．t＝11.5s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向
E．若将波源移至x＝3m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同
【参考答案】ACE
【命题意图】此题考查振动图像、波动传播及其相关知识点。

2.【加试题】（2018年11月浙江选考物理）如图所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0m，ON间距离为5.0m。O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为1.0m/s。t=0时刻O点处在波谷位置，观察发现5s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷。则

A. 波Ⅰ的波长为4m
B. N点的振动周期为4s
C. t=3s时，N点恰好处于波谷
D 当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰
【参考答案】BD
【命题意图】此题考查波动传播，波速计算及其相关知识点。

3.(5分) （2019广东惠州调研）甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知 。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分0分)

A．甲速度为零时，乙速度最大
B．甲加速度最小时，乙速度最小
C．任一时刻两个振子受到的回复力都不相同
D．两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2
E．两个振子的振幅之比为A甲∶A乙=2∶1
【参考答案】 ADE
【命题意图】本题考查对弹簧振子振动图线的理解及其相关知识点。
【点睛】t=0时刻振子的位移x=-0.1m，t=1s时刻x=0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为0.1m，则1s为半周期的奇数倍；如果振幅为0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析．
6、【2019青海模拟】如图所示，两个相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为f。此刻，a、c足波峰与波谷相遇点，b是波谷与波谷相遇点，d是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是_________。(填正确答案标号。选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分。每错1个扣3分，最低得分为0分)

A．b点振幅为2A
B．a、c两点始终处在平衡位置
C．a、c连线上各点始终处在平衡位置
D．从该时刻起，经过时间，b点振动到d点
E．从该时刻起，经过时间，b点到达平衡位置
【参考答案】ABE

7.（5分）（1）(5分)（2018全国理综III）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。己知该波的周期T>0.20 s。下列说法正确的是______。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．波速为0.40 m/s
B．波长为0.08 m
C．x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷
D．x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷
E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m
【参考答案】ACE
【命题意图】 本题考查波动图像、波速计算、波动传播及其相关的知识点。

二、 填空题
1.（5分）（2018高考理综II卷）声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。桥的长度为_______m，若该波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中波长为λ的___倍。
【参考答案】365 245/17
【命题意图】 本题考查波的传播及其相关的知识点。
【解题思路】
可以假设桥的长度，分别算出运动时间，结合题中的1s求桥长，在不同介质中传播时波的频率不会变化。
（1）设桥的长度为s，声波在空气中的传播速度为v1=340m/s，在钢铁中的传播速度为v2=4900m/s。
则声音在钢铁中传播的时间t2=s/ v2

3．（12分）（2019北京海淀期中）物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g且在下列情境中，均不计空气阻力。
（1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图17所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。
a．求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动；
b．系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。

（2）图18所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。
a．若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinθ≈。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式；
b．若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。
【名师解析】（12分）
（1）a.设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有k1x0=G
当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和重力G作用，如答图2所示，合力F=-FT+G
FT=k1 (x+x0)，
由（2）可见：力F与位置坐标的函数关系为：，作出图象如答图3所示：

5.（2019沈阳120中学质检）在频率相同、振动方向相同的两个声源S1和S2，相距3m．如图所示．一人站在声源北方的B点，几乎听不到声音，这个人向正西慢慢移动，声音逐渐加强，到A点时，此人听到的声音很响，测得A、B间距离为1.5m．则：
①S1、S2声波的波长λ为多少？
②若此人由B点再向正南方向移动，声音逐渐变响，那么，此人沿正南方向至少走多远，声音又变得很响？

6.甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t=0时的波形图象如图所示，如果两 列波的波速都是10 m/s，求： 
（1）甲、乙两列波的频率各是多少？ 
（2）第几秒末两列波相遇，相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？
（3）t=0.3 s末，C、D间（包括C、D两点）有几个点的位移最大？

【名师解析】（1）由图知：两列波的波长相等，即λ=4m
又因v=10 m/s，所以由得
故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz
（2）设经t两波相遇，则：2vt=4m，所以
又因，故波分别向前传播个波长相遇。此时两列波的图象如图中的虚线所示。故在t=0.2s末，CD间有x=5m和x=7m处的点位移最大