(完整版)高中物理第11章高中物理选修3-4机械振动和机械波光学典型例题(含答案)【经典】.docx

选修3-4机械振动和机械波电磁振荡与电磁波光现象相对论知识点1：简谐运动的特点（各物理量的变化及对称性）1．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()．A．位移B．速度C．加速度D．回复力答案B2．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度v、v(v＞v)在竖直平面内做小角度摆动，1212它们的频率与振幅分别为f1、f2和A1、A2，则()．答案CA．f1＞f2，A1＝A2B．f1＜f2，A1＝A2C．f1＝f2，A1＞A2D．f1＝f2，A1＜A21．(单选)若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的()．答案BA．频率不变，振幅不变B．频率变小，振幅变大C．频率变小，振幅不变D．频率变大，振幅变大3．(单选)如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量．当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中()．答案CA．甲的振幅大于乙的振幅B．甲的振幅小于乙的振幅C．甲的最大速度小于乙的最大速度D．甲的最大速度大于乙的最大速度3．如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5cm，若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法正确的是()．答案DA．振子从B经O到C完成一次全振动B．振动周期是1s，振幅是10cmC．经过两次全振动，振子通过的路程是20cmD．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm2．如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.2s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动频率为()．答案BA．1HzB．1.25HzC．2HzD．2.5Hz如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0.当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，则A________A0(填“、”“或”“＝”),T________T(填“、”“或”“＝”)．答案014．如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块．压缩弹簧使其长度为34L时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g.(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度；(2)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；(3)求弹簧的最大伸长量；解析(1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为L，有mgsinα－kL＝0解得mgsinαmgsinαL＝，此时弹簧的长度为L＋，kk(2)当物块的位移为x时，弹簧伸长量为x＋L，物块所受合力为F合＝mgsinα－k(x＋L)，联立以上各式可得F合＝－kx可知物块做简谐运动。LmgsinαL2mgsinα(3)物块做简谐运动的振幅为A＝4＋k由对称性可知，最大伸长量为4＋k，1知识点2：简谐运动图像的理解(单选)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是()．答案A3．（单选）如图所示为某弹簧振子在0～5s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是()．A．振动周期为5s，振幅为8cmB．第2s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值C．第3s末振子的速度为正向的最大值D．从第1s末到第2s末振子在做加速运动答案C4．（单选）如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是()．A．t＝0.8s时，振子的速度方向向左答案AB．t＝0.2s时，振子在O点右侧6cm处C．t＝0.4s和t＝1.2s时，振子的加速度完全相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小1．（单选）装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示．将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动．若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是()．答案D12．(单选)一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法正确的是()．答案CA．在t从0到2s时间内，弹簧振子做加速运动B．在t1＝3s和t2＝5s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反C．在t2＝5s和t3＝7s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同D．在t从0到4s时间内，t＝2s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大(多选)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是________．答案ABDA．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆8．如图所示为一弹簧振子的振动图象，求：(1)该振子简谐运动的表达式．(2)在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？π答案(1)x＝5sin2tcm(2)位移增大，加速度变大，速度变小，动能减小，弹性势能增大．(3)05m2知识点3：受迫振动与共振、共振曲线的理解9．(多选)某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()．答案BDA．当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B．当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f10．(单选)如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为________．答案AA．1HzB．3HzC．4HzD．5Hz11．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示，该装置可用于研究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，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速运动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，r表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则：(1)稳定后，物体振动的频率f＝________Hz.(2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？答：____________________________________.(3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提问题的物理依据．“某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无接头”．答：________________________________________________________________________.答案(1)0.25(2)物体的振动能量最大时，振幅最大，故应发生共振，所以应有T＝T0＝4s.(3)若单节车轨非常长，或无接头，则驱动力周期非常大，从而远离火车的固有周期，使火车的振幅较小，以便来提高火车的车速．知识点4：机械波的形成及特点1．（单选）用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置．下列说法正确的是()．答案DA．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次3T3．（单选）一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t＝0时开始做周期为T的简谐运动，经过时间t4tT，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处．则在2t时，该点位于平衡位置的()．A．上方，且向上运动B．上方，且向下运动答案AC．下方，且向上运动D．下方，且向下运动10．(多选)振源S在O点做竖直方向的简谐运动，频率为10Hz，t＝0时刻向右传播的简谐横波如图2－19所示(向左传播的简谐横波图中未画出)．则以下说法正确的是()．答案ACA．t＝0时，x＝1m处的质点振动方向向上B．t＝0时，x＝－2m处的质点振动方向向上C．t＝0.175s时，x＝－1m处的质点处在波谷位置D．t＝0.175s时，x＝1m处的质点处在波峰位置3知识点5：波的图像（传播方向与震动方向判断、震动图像与波动图像的区别与联系、波速公式λv＝=λf）T5．（单选）如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.05s时刻的波形图．已知该波的波速是80cm/s，则下列说法中正确的是()．答案DA．这列波有可能沿x轴正方向传播B．这列波的波长是10cmC．t＝0.05s时刻x＝6cm处的质点正在向下运动D．这列波的周期一定是0.15s2．(多选)沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，t＝140s时()．答案CDA．质点M对平衡位置的位移一定为负值B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反3．(单选)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是()．A．沿x轴负方向，60m/s答案AB．沿x轴正方向，60m/sC．沿x轴负方向，30m/sD．沿x轴正方向，30m/s4．(单选)如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4m/s.图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中()．答案AA．沿y轴正方向速率最大的质点是DB．沿y轴正方向加速度最大的质点是BC．经过t＝0.5s质点D将向右移动2mD．经过t＝2.5s，质点D的位移是0.2m5．(单选)如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时()．答案BA．位于1cmx3cm范围内的所有质点正在向y轴的负方向运动B．Q点此时的加速度沿y轴的正方向C．Q点此时正在波峰位置D．P点此时已运动到x0的位置1．(单选)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()．答案DA．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为02．(单选如图，t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t＝0.6s时波形的图是()．答案C4(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是()．答案AC(单选)图甲是一列简谐横波在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，则图乙所示振动图象对应的质点可能位于()．A．axbB．bxc答案DC．cxdD．dxe4．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图2－10(a)是t＝0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()．12A.3mB.3m答案BD4C．1mD.3m6．(单选)一列简谐波沿x轴正方向传播，在t＝0时波形如图所示，已知波速为1