高考物理模拟卷18

1主题十八机械振动与机械波考点77简谐运动(能力要求Ⅰ)考点78简谐运动的公式和图象(能力要求Ⅱ)1.(2015吉林长春高考物理二模试卷;多项选择题;简谐运动,简谐运动的公式和图象)如图1所示的弹簧振子(以O点为平衡位置在B、C间振动),取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向,得到如图2所示的振动曲线。由曲线所给的信息可知,下列说法正确的是()A.t=0时,振子处在B位置B.振子运动的周期为4sC.t=4s时振子相对平衡位置的位移为10cmD.t=2.5s时振子相对平衡位置的位移为5cmE.如果振子的质量为0.5kg,弹簧的劲度系数为20N/cm,则振子的最大加速度大小为400m/s2解析:由振动图象可知t=0时,振子的位移为负向最大,说明振子处于B位置,故A正确。由题图知,振子运动的周期为4s,故B正确。t=4s时振子相对平衡位置的位移为-10cm,故C错误。由于振子不是做匀速直线运动,所以t=2.5s时振子相对平衡位置的位移是5√cm,故D错误。由题,k=20N/cm=2000N/m,振幅A=10cm=0.1m。振子的最大加速度在振幅处,由弹簧受力和牛顿第二定律可得最大加速度大小为am=m/s2=400m/s2,故E正确。答案:ABE2.(6分)(2015河北实验中学高三质量检测;多项选择题;简谐振动的公式和图像;34(1))一列简谐横波向右传播,在其传播路径上每隔L=0.1m选取一个质点,如图甲所示,t=0时刻波恰传到质点1,并立即开始向上振动,经过时间Δt=0.3s,所选取的1~9号质点间第一次出现如图乙所示的波形,则下列判断正确的是。甲乙A.t=0.3s时刻,质点1向上运动B.t=0.3s时刻,质点8向下运动C.t=0至t=0.3s内,质点5运动的时间只有0.2sD.该波的周期为0.2s,波速为4m/sE.该波的周期为0.3s,波速为2.67m/s解析:简谐横波向右传播,根据波形的平移法可知,t=0.3s时刻,质点1和质点8均向下运动,选项A错误,选项B正确;由题可知,t=0时刻波恰传到质点1,并立即开始向上振动,图中质点9的振动方向向下,则1~9号质点间第一次出现如图乙所示的波形,波传播了1.5T,由Δt=1.5T=0.3s,得T=0.2s,则知质点5运动的时间为一个T=0.2s,由题图读出波长为λ=0.8m,由波速v==4m/s,选项CD正确,选项E错误。2答案:BCD考点79单摆、单摆的周期公式(能力要求Ⅰ)1.(2015湖北武汉高中毕业生4月调研测试;计算题;简谐运动,单摆,单摆的周期公式,机械能守恒定律及其应用;34(2))(9分)如图甲所示,用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上的O点,现将小球拉离平衡位置,使细线与竖直方向成一夹角(该夹角小于5°)后由静止释放。小球的大小和受到的空气阻力忽略不计。①证明小球的运动是简谐运动;②由传感器测得小球偏离平衡位置的位移随时间变化的规律如图乙所示,求小球运动过程中的最大速度值。解析:①设小球偏角为θ时离开平衡位置的位移为x,摆长为L,θ5°,则x=θL(1分)sinθ≈θ(1分)小球受到的回复力为F=mgsinθ(1分)联立解得F=x(1分)且因F与x方向相反,故小球做简谐运动。②由题图乙可知摆球的振幅A=0.08m,周期T=2s(1分)以摆球为研究对象,由周期公式T=2π√(1分)由机械能守恒得mgL(1-cosθ)=(1分)由三角函数知识得1-cosθ=2sin2由圆的知识得θ=(1分)联立解得vmax=0.08πm/s(1分)答案:①见解析②0.08πm/s考点80受迫振动和共振(能力要求Ⅰ)考点81机械波(能力要求Ⅰ)1.【物理-选修3-4】(15分)(2015宁夏银川普通高中学科教学质量检测;多项选择题;机械波;34(1))(5分)如图所示,a、b是水平绳上的两点,相距42cm,一列正弦波沿绳传播,每当a点经过平衡位置向上运动时,b点正好到达上方最大位移处,则此波的波长可能是。(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.168cmB.56cmC.42cmD.30cm3E.24cm解析:这列波可能向左传播,也可能向右传播,a、b两点相距(n+)个波长或(n+)个波长;如果(n+)λ=42cm,当n=0时,波长为168cm,选项A正确;如果(n+)λ=42cm,当n=0时,波长为56cm,当n=1时,波长为24cm,选项B、E正确。答案:ABE考点82横波和纵波(能力要求Ⅰ)1.【物理-选修3-4】(15分)(2015东北三省四市高三第二次联合考试;填空题;简谐运动,横波和纵波;34(1))(5分)有一波源,它做周期为T,振幅为A的简谐运动,在介质中形成波速为v的简谐横波,波在T时间内传播的距离为,介质中的质点在T时间内通过的最大路程为。解析:由v=得,波在T内传播的距离x=vT;由简谐运动的特点知,质点从平衡位置向最大位移处运动的过程中,速度越来越小,则质点在T内从平衡位置O点一侧的A点运动到其关于平衡位置对称的B点时通过的路程最大s=2Asinωt=2Asin()=√A。答案:(1)vT(2分)√A(3分)考点83横波的图象(能力要求Ⅱ)1.(4分)(2015甘肃天水高考物理一模试卷;单项选择题;简谐运动的公式和图象,横波的图象;7)图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振,则图2所示振动图象对应的质点可能位于()A.axbB.bxcC.cxdD.dxe解析:由图2知,t=0时刻质点处于平衡位置上方,且向上振动。由题,c位置的质点比a位置的晚0.5s起振,则知该波的周期为T=1s,波的传播方向为向右,则t=1.25s=1T,作出1.25s前的波形图象,即t=0时刻的波形图象如图所示(红线),则位于平衡位置上方且振动方向向上的质点位于区间为de间,即有dxe。答案:D2.(2015广西南宁、玉林、柳州、桂林高考物理一模试卷;多项选择题;简谐运动的公式和图象,横波的图象)如图所示,甲为一列沿x轴传播的简谐波在t=0.1s时刻的波形图象,乙表示该波在传播介质中x=2m处的质点a从t=0时起的振动图象,则()4A.该波的周期是0.10sB.该波沿x轴负方向传播C.t=0.05s时,质点a在负的最大位移处D.从t=0.10s到t=0.25s,质点a通过的路程为40cmE.t=0.25s,x=4m处的质点b的加速度沿y轴负方向解析:由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,A错误;由乙图知,t=0时刻,质点a向下运动,在甲图上,由波形的平移可知,该波沿x轴正方向传播,故B错误;由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,所以质点a在t=0.05s处于负的最大位移处,故C正确;从t=0.10s到t=0.25s,质点a振动了-T=T,通过的路程为3A=3×0.2m=60cm,故D错误;由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,所以质点a在t=0.25s的时刻的振动情况与t=0.05s时刻的振动情况相同,即处于负的最大位移处,所以位移沿y轴负方向,由图甲可知,a质点和b质点的平衡位置相距半个波长,振动情况总是相反,所以在振动过程中任意时刻的位移都相反,所以质点b处于正的最大位移处,加速度沿y轴负方向,故E正确。答案:CE考点84波速、波长和频率(周期)的关系(能力要求Ⅱ)1.【物理-选修3-4】(15分)(2015青海西宁高三年级复习检测(一);多项选择题;横波的图象,波速、波长和频率(周期)的关系;34(1))(6分)一列简谐横波以4m/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。(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6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.波的周期为1sB.x=0处的质点在t=0时向y轴负方向运动C.x=0处的质点在t=s时的速度为0D.x=0处的质点在t=s时的速度最大E.该波的波长为4m解析:根据图象,这列波的波长为2×2m=4m,所以T==1s,选项A、E正确;这列波沿x轴正方向传播,根据前一质点带动后一质点运动的原理,x=0处的质点在t=0时向y轴负方向运动,选项B正确;在t=0时,x=0处的质点的位移是最大振幅的一半,s是四分之一个周期,该质点不在最大位移处,也不在平衡位置,速度不是零,也不是最大,选项C、D错误。答案:ABE2.【物理-选修3-4】(15分)(2015广西南宁高中毕业班第二次适应性测试;多项选择题;简谐运动的公式和图象,横波的图象,波速、波长和频率(周期)的关系;34(1))(5分)图甲为一简谐波在t=0时刻的图象,质点P的平衡位置在x=3.5m处,图乙为x=4m处的质点Q的振动图象,则下列判断正确的是。(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.这列波的波速是2m/sB.这列波的传播方向沿x轴正方向C.t=3.5s时Q点的位移为0.2mD.t=0.625s时P与Q第一次位移相等5E.从t=0时刻开始Q点的振动方程为y=0.2sin(2πt+π)m解析:由题图乙可知:质点Q在t=0时刻在平衡位置沿y轴负向运动,在题图甲中,根据沿波的传播方向,“下坡上,上坡下”,故该波沿x轴负向传播,选项B错误;由题图甲、乙可知,该波的波长为4m,周期为2s,则该波的波速v==2m/s,选项A正确;T+T=3.5s,故t=3.5s时Q点位于正向最大位移处,故此时位移为0.2m,选项C正确;根据Δx=vΔt=1.25m,该波向右平移了1.25m,由题图可知,选项D正确;由ω==π,由标准方程y=Acosωt可知,选项E错误。答案:ACD3.【物理-选修3-4】(15分)(2015甘肃兰州高考诊断考试;多项选择题;简谐运动的公式和图象,横波的图象,波速、波长和频率(周期)的关系;34(1))(5分)图甲为一列简谐横波在t=0时的波形,P是平衡位置在x=0.5m处的质点,Q是平衡位置在x=2.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是。A.这列简谐波沿x轴正方向传播B.波的传播速度为20m/sC.从t=0到t=0.25s,波传播的距离为50cmD.在t=0.10s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同E.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm解析:质点Q在t=0时刻向上振动,根据“上坡下,下坡上”可知波向右传播,A正确;根据波的图象可知波长λ=4m,根据振动图象知波的周期T=0.2s,由v==20m/s,B正确;波在0.25s内传播的距离s=vt=5m,C错误;在t=0.10s时,质点P振动了半个周期,运动情况与现在完全相反,现在加速度方向为负,故t=0.1s时加速度方向为正,D正确;从t=0.10s到t=0.25s,质点P向下振动了四分之三个周期,质点在波源附近振动时速度较大,因此通过的路程大于30cm,E错误。答案:ABD4.【物理-选修3-4】(15分)(2015云南昆明高三复习质量检测(二);多项选择题;机械波,波速、波长和频率(周期)的关系;34(1))(5分)O、P、Q是x轴上的三点,OP=6m,OQ=8m。t=0时刻位于O点的振源完成一次全振动,发出一个振幅为0.4m的完整波,t=0.4s时刻,x轴上的波形如图所示。t=1.0s时刻,位于O点的振源又完成一次全振动,发出另一个与第一列波起振方向相同、振幅相同、频率不同的完整波,t=1.9s时刻,P点刚好在x轴上方最高点,则以下说法正确的是。(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.第一列波的起振方向向上B.第一列波的传播周期为0.1sC.两列波的传播速度相同D.第二列波的传播周期为0.8sE.质点P在这1.9s内通过的路程为2.0m解析:波传播到哪个点哪个点重复振源的振动形式,由Q点的振动情况可知该波的起振方向向下,A错误;第一列波在0.4s