三年高考(2014-2016)物理试题分项版解析 专题13机械振动和机械波解析版 Word版含解析

专题13机械振动和机械波一、选择题1．【2016·北京卷】如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为【答案】A【解析】由于向右为正方向，振子位于N点时开始计时，所以0时刻位移为正，在正向最大位移处，将向左运动，即向负方向运动，故A正确。【考点定位】简谐振动图像【方法技巧】在考纲上简谐振动这一块要求学生能从振动图象上获取信息，会求简谐运动的路程和位移，以及掌握简谐运动的表达式sinxAt（）。2．【2016·天津卷】在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为π5sin()2yt，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12m处，波形图象如图所示，则A．此后再经6s该波传播到x=24m处B．M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D．此后M点第一次到达y=–3m处所需时间是2s【答案】AB【考点定位】机械波的传播、质点的振动【名师点睛】此题考查了质点的振动及机械波的传播；要知道质点振动一个周期，波向前传播一个波长的距离；各个质点的振动都是重复波源的振动，质点在自己平衡位置附近上下振动，而不随波迁移；能根据波形图及波的传播方向判断质点的振动方向。3．【2016·四川卷】简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B．该波从P传到Q的时间可能为7sC．该波的传播速度可能为2m/sD．该波的波长可能为6m【答案】AD【解析】由图线可知，质点Q开始起振的方向沿y轴正方向，选项A正确；振动由P向Q传播，由图线可知T=6s，故振动从P传到Q的时间可能为(nT+4)s=v(6n+4)s，（n=1、2、3、……），故不可能为7s选项B错误；根据（nT+4）v=10m可得10m/s64vn（n=1、2、3、……），故波速不可能为2m/s，选项C错误；根据60m64vTn，当n=1时，λ=6m，选项D正确；故选AD。考点：振动图像；机械波的传播【名师点睛】此题是对振动图像及机械波传播问题的考查；首先要掌握已知振动图像判断质点振动方向的基本方法以及波速、波长及周期的关系；此题中要考虑波形传播的重复性及多解问题，这是题目的难点所在.4．【2016·上海卷】甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2m/s，振幅相同；某时刻的图像如图所示。则A．甲乙两波的起振方向相反B．甲乙两波的频率之比为3:2C．再经过3s，平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下D．再经过3s，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零【答案】ABD【考点定位】机械波的传播、质点的振动【方法技巧】通过波的前沿质点振动方向判断波的起振方向，根据波长、波速与频率关系计算两列波的频率，通过平移法画出3s时的波形，再分析问题。5．（4分）【2016·海南卷】下列说法正确的是________。（填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；有选错的得0分）A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向【答案】ABD【解析】在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式2πLTg可知，周期的平方与摆长成正比，故选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式2LTg可知，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故选项E错误。【考点定位】简谐运动、受迫振动【名师点睛】本题关键抓住简谐运动的周期性，分析时间与周期的关系分析振子的位移变化，要掌握加速度与位移的关系，根据计时开始时刻的加速度及方向解题。6．【2016·全国新课标Ⅰ卷】某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6HzC．该水面波的波长为3mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【答案】ACE【解析】水面波是一种机械波，故A正确；该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s，所以周期155ss93tTn，该水面波的频率f=0．6Hz，故B错误；该水面波的波长3mvT，故C正确；水面波没有将该同学推向岸边，只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不能说波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递过程，故D错误，E正确。【考点定位】波的传播【名师点睛】本题考查了波的基本特点，波的波长、波速、周期三者的关系是考查的重点。还要理解波传播时介质中振动的质点并不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动；波的传播过程也是能量传递过程。7．【2014·海南·16】（1）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为0x，bxx（0bx）。A点的振动规律如图所示。已知波速为10vm/s，在1.0ts时b的位移为0.05m，则下列判断可能正确的是____________。（填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分；有选错的得0分）A．波沿x轴正向传播，5.0bxmB．波沿x轴正向传播，5.1bxmC．波沿x轴负向传播，5.2bxmD．波沿x轴负向传播，5.3bxm【答案】BC【考点】机械波的传播【方法技巧】注意波传播的双向性。8．【2014·山东·38】一列简谐横波沿直线传播。以波源O为平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9m，以下判断正确的是。（双选，填正确答案标号）a．波长为1.2mb．波源起振方向沿y轴正方向c．波速大小为0.4m/sd．质点A的动能在4ts时最大【答案】ab【考点】机械振动和机械波【方法技巧】本题重点在由振动图像知，波从O传播到A需3s，故可求波速、波长等；质点起振的方向与振源起振的方向相同。9．【2014·上海·7】质点做简谐运动，其x—t关系如图，以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v—t关系是【答案】B【解析】根据间歇振动的位移时间关系图像，切线斜率即xvt，所以前半个周期，斜率都是负值代表速度为负方向，最高点和最低点速度斜率都等于0即速度等于0，对照选项A、C错。后半个周期，斜率为正值代表速度为正方向，选项D错。对照答案选项B对。【考点定位】间歇振动的速度变化【方法技巧】本题考查简谐振动，重点在由振动的x-t图像判断质点振动的方向，还有就是质点振动的频率保持不变10．【2014·上海·14】一系列横波沿水平放置的弹性绳向右传播，绳上两质点A、B的平衡位置相距3/4波长，B位于A右方。t时刻A位于平衡位置上方且向上运动，再经过1/4周期，B位于平衡位置（A）上方且向上运动（B）上方且向下运动（C）下方且向上运动（D）上方且向下运动【答案】D【解析】A、B之间的距离为34，t时刻后再经过14T，根据波形图自左向右平移14，可知此时质点B的振动与t时刻质点A右侧242的振动情况相同，根据相差半个波长振动步调相反可判断此时质点B位于平衡位置下方且向下运动，选项D对。【考点定位】机械波【方法技巧】本题考查机械波，重点在于根据A、B的振动情况在波形图上找到质点A、B的位置，以此判断质点的振动情况。11．【2014·浙江·17】一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（）A．0.5sB．0.75sC．1.0sD．1.5s【答案】C【解析】由题意知，游艇在做简谐振动其振动图像如图所示，根据振动方程tAysin，结合振动图像知地面与甲板的高度差不超过10cm的时间有三分之一周期，故C正确；A、B、D错误。【考点定位】机械振动【方法技巧】对于机械振动与机械波一类问题，画出图像，涉及时间找其与周期的关系，位移找其与振幅的关系，长度找其与波长的关系。t/sa20-201.53y/cm乙10012．【2014·安徽·16】一简谐横波沿x轴正向传播，图1示t=0时刻的波形图，图2是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是（）A．0.5mB．1.5mC．2.5mD．3.5m【答案】C【解析】由题图2可知，该质点在t=0时刻竖直方向的坐标为-0.1m＞y＞-０.2m，并且向y轴负方向运动，由题可知波向x轴正方向运动，综上可知，学科网该质点的坐标值可能为2.67m＞x＞2m之间，故选C。【考点定位】振动图象和波的图象【方法技巧】解决波和振动相结合的问题时，一定要关注“哪个点？”、“哪一时刻？”、“向哪个方向振动？”、“向哪个方向传播？”等关键信息，还要借助三角函数图象，熟练掌握横、纵坐标的关系。13．【2014•福建•17】在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象，如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（）【答案】D【考点定位】本题考查机械振动、机械波【方法技巧】在波传播的过程中，所有质点起振的方向与振源起振的方向相同，由振动图像可知振源起振的方向为y轴负方向，然后根据上下坡法判断波动图像，机械波的问题重点是理解图像的含义。14．【2014•大纲卷•18】两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是（）A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移[学-科-网]D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅【答案】AD【解析】根据波的叠加原理可知，两列横波波峰与波谷相遇处质点的振动减弱，其振幅为两者振幅差的绝对值，故选项A正确；波峰与波峰相遇处质点的振动加强，其振幅为两者振幅的和，但质点依然在平衡位置附近做往复运动，因此位移不断变化，故选项B、C错误；选项D正确。【考点定位】本题主要考查了对波的叠加原理的理解与应用问题，属于中档题。【方法技巧】理解波的独立传播原理，即两列波在传播的过程中相遇时彼此互不干扰；然后根据波的叠加原理求相遇处质点的位移。15．【2014·北京·17】一简谐横波沿x轴正方向传播，波长为，周期为T。t=0时刻的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图象。下列说法正确的是A．t=0时质点a的速度比质点b的大B．t=0时质点a的加速度比质点b的大C．图2可以表示质点a的振动[学-科-网D．图2可以表示质点b的振动【答案】D【考点定位】对振动图象和波动图象的综合考查[【方法技巧】在振动图像中找到波动图形对应的时刻，在波动图像中找到振动图像对应的质点。16．【2014·四川·5】如图所示，甲为t=1s时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点△x=0.5m处质点的振动图象可能是（）【答案】A【解析】由题意知2