2012届高三物理第二轮专题练习之振动和波新人教高中物理练习试题

-1-振动和波1.一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图1所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图2所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图3所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则A.由图线可知T0=4sB.由图线可知T0=8sC.当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小2.某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10s内上下振动了6次。鸟飞走后，他把50g的砝码挂在P处，发现树枝在10s内上下振动了12次。将50g的砝码换成500g砝码后，他发现树枝在15s内上下振动了6次。你估计鸟的质量最接近A.50gB.200gC.500gD.550g-2-3.一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大4.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形。当R点在t=0时的振动状态传到S点时，PR范围内（含P、R）有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是A.2cm≤x≤4cmB.2cm＜x＜4cmC.2cm≤x＜3cmD.2cm＜x≤3cm5.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s。某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的名质元依次为P1,P2,P3,……。已知P1和P2之间的距离为20cm，P2和P3之间的距离为80cm，则P1的振动传到P2所需的时间为A.0.50sB.0.13sC.0.10sD.0.20s6．一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是A．由波形图可知该波的波长B．由波形图可知该波的周期C．经41周期后质元P运动到Q点D．经41周期后质元R的速度变为零7．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。由此可知-3-A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处8.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x=0。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x=2m的质点所处位置及运动情况是A.在其平衡位置下方且向上运动B.在其平衡位置下方且向下运动C.在其平衡位置上方且向上运动D.在其平衡位置上方且向下运动9.一人看到闪电12.3s后又听到雷声。已知空气中的声速约为330m/s-340m/s，光速为3×108m/s，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km。根据你所学的物理知识可以判断A.这种估算方法是错误的，不可采用B.这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离C.这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确10．图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03s时刻的波形图，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则A.该波的频率可能是125HzB.该波的波速可能是10m/sC.t＝0时x＝1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向D.各质点在0.03s内随波迁移0.9m11.一列简谐横波沿x轴传播。t=0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；t=0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处。由此可知A.此波的传播速度为25m/sB.此波沿x轴负方向传播-4-C.从t=0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了1mD.在t=0.04s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向12.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图1中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图1中的虚线所示，则A.质点P的运动方向向右B.波的周期可能为0.27sC.波的频率可能为1.25HzD.波的传播速度可能为20m/s13.如图33所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（）A．这列波的波长是4mB．这列波的传播速度是10m/sC．质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰D．M点以后各质点开始振动时的方向都是向下14.如图所示,S为上下振动的波源，振动频率为100Hz，所产生的横波左右传播，波速为80m/s，已知P、Q两质点距波源S的距离为SP=17．4m，SQ=16．2m。当S通过平衡位置向上振动时，P、Q两质点的位置是：A．P在波峰，Q在波谷；B．都在波峰；C．都在波谷；D．P在波峰，Q在波峰。15.如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱16.如图所示,声源S和观察者A都沿x轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vS和vA,空气中声音传播的速率为vP.设vS＜vP,vA＜vP,空气相对于地面没有流动.图33cS1S2abd-5-（1）若声源相继发出两个声信号,时间间隔为Δt.请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程,确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔Δt′.（2）请利用（1）的结果,推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式.-6-答案及解析1.【答案】AC【解析】若保持把手不动，砝码以一初速度做简谐振动，为自由振动，图2为砝码的自由振动的图象，由图读出的周期T0=4s，为砝码的固有周期。当把手以某一速度匀速转动，砝码为受迫振动，此时砝码振动的周期T为驱动力的周期，图3为砝码的受迫振动的图象，由图读出的周期T=2s，为砝码受迫振动的周期，也为驱动力的周期。当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越强烈，振幅越大。当驱动力的周期越偏离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小。所以A、C选项正确。2.【答案】B【解析】振动周期公式kmT2，鸟在树枝上，610211kmT，50g的砝码在树枝上，1210222kmT，鸟的质量为50g的砝码的4倍，所以最接近200g，所以B选项正确。3.【答案】D【解析】在t1时刻，摆球处于最大位移处，速度为零，在t2时刻，摆球处于平衡位置，速度最大，所以A、B选项错误，在t3时刻摆球处于最大位移处，速度为零，cos0cos2mgTlvmmgT，在t4时刻，摆球处于平衡位置，速度最大，lvmmgTlvmmgTmm22cos,cos，所以D选项正确。4.【答案】C【解析】由图可知，在PR范围内（含PR）2cm≤x＜3cm的点正在向y负方向运动。5.【答案】C-7-【解析】由波的对称性，由图所示P1P2=20cm，x1=10cm，P2P3=80cm，x2=40cm，则得到2=x1+x2=50cm，λ=100cm，v=T=5.01=2m/sΔt=vPP21=220.0=0.10s，所以C选项正确。6.【答案】D【解析】由波动图象可得出波长为4cm，波沿x轴正方向传播，经过1/4周期后，质元P运动到最大位移处，不随波逐流，质元R运动到负向最大位移处，速度为零，所以A、D选项正确。7.【答案】AC【解析】波上的任何一点总是重复前一点的振动形式，因为a点向上运动，重复左边一点的振动形式，所以波沿x轴正方向传播，b、c质点分别向上和向下振动，所以b比c先到达平衡位置，所以A、C选项正确。8.【答案】A【解析】设某时刻的波形图如下图虚线所示，无论波向右还是向左传播，从此时刻开始的1/4周期内，波源质点处于其平衡位置上方且向下运动，同时x=2m的质点处于平衡位置的下方将向上运动，所以A选项正确。9.【答案】B【解析】由s=vt=12.3×340=4.1km，可得B选项正确。10.【答案】A【解析】由题可知波向右传播，则0.03=nT+43T，T=4303.0n，当n=0时，T=0.04s，f=125Hz，A选项正确，波速v=T，λ=1.2m，代入数据得B选项错误，当t=0时刻，x=1.4m时，质点加速度方向沿y轴负方向，C选项错误，各质点只是上下振动，不随波逐流，D选项错误。11.【答案】AB【解析】由A点的振动方向可知波向x轴的负方向传播.λ=2AB=2m.T=0.02×4s=0.08s，故v=T=25m/s.12.【答案】C【解析】λ=24m，t=（n+41）T=0.2sT=148.0n（n=0，1，2，……），f=T1=8.014n（n=0，1，2，……）-8-故C项正确.13.【答案】ABD【解析】（1）从图33上可以看出波长为4m，选A。（2）实际上“相继出现两个波峰”应理解为，出现第一波峰与出现第二个波峰之间的时间间隔。因为在一个周期内，质点完成一次全振动，而一次全振动应表现为“相继出现两个波峰”，即T=0.4s。则V=λ/T=10m/s,所以B选项正确。（3）质点Q（x=9m）经过0.4s开始振动，而波是沿x轴正方向传播，即介质中的每一个质点都被它左侧的质点所带动，从波向前传播的波形图34可以看出，0.4s波传到Q时，其左侧质点在它下方，所以Q点在0.5s时处于波谷。再经过0.2ss即总共经过0.7s才第一次到达波峰，所以选项C错了。（4）从波的向前传播原理可以知道，M以后的每个质点都是先向下振动的。所以选项D是对的。14.【答案】A【解析】波源S在振动的过程之中要形成分别向左右传播的两列波，波形应如图37所示，故可得到“P在波峰，Q在波谷”，而应选A。15.【答案】BC【解析】该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点。描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。16.【解析】（1）设t1、t2为声源S发出的两个信号的时刻,t1′、t2′为观察者接收到两个信号的时刻,则第一个信号经过（t1′－t1）时间被观察者A接收到,第二个信号经过（t2′－t2）时间被观察者A接收到.且t2－t1＝Δtt2′－t1′＝Δt′①②③④-9-设声源发出第一个信号时,S、A两点间的距离为L,两个声信号从声源传播到观察者的过程中,它们运动的距离关系如图所示.可得vP（t1′－t1）＝L＋vA（t1′－t1）vP（t2′－t2）＝L＋vA（t2′－t1）－vSΔt由以上各式,得Δt′＝AsvvvvΔt（2）设声源发出声波的振动周期为T,这样,由以上结论,观察者接收到的声波振动的周期T′为T′＝AsvvvvT由此可得,观察者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为f′＝sAvvvvf