2017北京一模二模物理试题分类--振动和波

中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第1页共6页2017北京一模二模试题分类--振动和波（2017朝阳二）15．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为波上的三个质点，质点a此时向上运动。由此可知A．该波沿x轴负方向传播B．质点b振动的周期比质点c振动的周期小C．该时刻质点b振动的速度比质点c振动的速度小D．从该时刻起质点b比质点c先到达平衡位置（2017丰台二）16．如图所示，1、2、3、4……是某绳（可认为是均匀介质）上一系列等间距的质点。开始时绳处于水平方向，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知t＝0时，质点1开始向下运动，经过二分之一周期，质点9开始运动。则在二分之一周期时，下列说法正确的是A．质点3向上运动B．质点5所受回复力为零C．质点6的加速度向下D．质点9的振幅为零（2017昌平二）15．取一条较长的软绳，用手握住一端（O点）连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波。已知O点完成一次全振动所用的时间为T。某一时刻的波形如图1所示，绳上a、b两点均处于平衡位置。下列说法正确的是A．a、b两点间的距离等于一个波长B．a、b两点振动方向相同C．再经4T，b质点将运动到波峰位置D．再经2T，a质点将运动到b质点位置（2017东城二）17．图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图像，图2所示为该波中x=4m处质点P的振动图像，下列说法正确的是A．此波的波速为0.25m/sB．此波沿x轴正方向传播C．t=0.5s时质点P移动到x=2m处D．t=0.5s时质点P偏离平衡位置的位移为0（2017海淀二）16．如图1甲所示为一列简谐横波在t＝10s时波的图象，P为介质中的一个质点。图1乙是质点P的振动图象，那么该波的传播速度v和传播方向是A．v＝1.0m/s，沿x轴负方向B．v＝0.5m/s，沿x轴负方向C．v＝0.5m/s，沿x轴正方向D．v＝1.0m/s，沿x轴正方向图1甲2.001235t/sy/cm乙2.000.51.01.52.0Px/my/cm-2.0-2.04P图1x/m1234y/cm00.2-0.图2t/s0.51.0y/cm00.2-0.985764321中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第2页共6页ox/my/cm123456-101016．如图1甲所示为一列简谐横波在t＝5s时波的图象，P为介质中的一个质点。图1乙是质点P的振动图象，那么该波的传播速度和传播方向是（A）A．v＝1.0m/s，沿x轴负方向B．v＝0.5m/s，沿x轴负方向C．v＝0.5m/s，沿x轴正方向D．v＝1.0m/s，沿x轴正方向（2017通州一）15．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t=0时刻的波形图，图2是x=1m处质点的振动图像。关于该波下列说法正确的是A．波长为5mB．周期为3sC．波速为1m/sD．x=3m处的质点沿y轴正方向运动（2017房山一）16．一简谐横波沿x轴正方向传播，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．该机械波的传播速度为2m/sB．t=0时刻质点a的加速度比b的加速度小C．t=0时刻质点a的速度比质点b的速度大D．图2可以表示质点b的位移随时间变化(2017平谷一)15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s．某时刻的波形如图所示，下列说法正确的是（）A．这列波的周期为2sB．这列波的振幅为20cmC．此时x=2m处的质点沿y轴负方向运动D．此时x=3m处的质点具有沿y轴负方向的最大加速度（2017顺义一）16.一列沿x轴负方向传播的简谐机械横波，波速为2m/s。某时刻波形如图所示，下列说法中正确的是A．这列波的周期为2sB．这列波的振幅为4cmC．此时x=4m处质点的速度为零D．此时x=4m处质点沿y轴正方向运动（2017东城一）16．机械运动在介质中传播形成机械波。下列说法正确的是A．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止B．在纵波中质点的振动方向总是垂直于波的传播方向C．在横波中两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长D．横波中振动质点不随波迁移，纵波中振动质点随波迁移图1甲2.001235t/sy/cm乙2.001.02.03.04.0Px/my/cm-2.0-2.04x/my/cm132450图1t/sy/cm120图2中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第3页共6页（2017西城一）15．一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为2.0m/s。某时刻的波形如图所示，下列说法正确的是A．这列波的周期为2.0sB．这列波的振幅为10cmC．此时x=4m处的质点加速度最大D．此时x=6m处的质点沿y轴正方向运动（2017朝阳一）16．图甲为一列横波在t＝0时刻的波动图像，图乙为图甲中P质点的振动图像。则A．该波沿x轴正方向传播B．该波的周期为4.0sC．该波的波速为40m/sD．P质点在0.5s时的速度最大（2017石景山一）17．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t1=0时刻波传播到x=2.0m处的质点C。在t2=0.1s时刻，x=1.0m处的质点B第一次运动到负方向最大位移处，则A．质点C开始振动时的运动方向沿y轴负方向B．该简谐横波的波速等于5m/sC．在t1~t2时间内，质点B通过的路程为4.0cmD．在t2时刻，这列波刚好传播到位于x=3.0m处的质点D（2017海淀一）16．一列简谐横波在t=0时刻波的图象如图2所示，其中a、b、c、d为介质中的四个质点，在该时刻A．质点a的速度最大B．质点b的加速度最大C．若质点c向下运动，则波沿x轴正方向传播D．若质点d向上运动，则波沿x轴正方向传播（2017昌平二）24．（20分）当一个较为复杂的物理过程在某一方面的特征与一个简单的物理过程特征相同时，我们可以通过研究简单物理过程的规律了解复杂的物理过程。如对平抛运动的研究可以转化为研究竖直方向和水平方向的直线运动。（1）小球在竖直面内做匀速圆周运动，则小球在水平地面上形成投影的运动是简谐运动，这是可以证明的结论。设小球的质量为m，角速度为ω，半径为A，从开始计时经时间t小球位置如图15所示。a．取过圆心O水平向右为x轴，则小球的位移在x轴方向上的分量可表示为x=Asinωt。以此为例，写出小球在x轴方向的速度vx、加速度ax及合外力Fx随时间t的变化关系。b．物体做简谐运动时，回复力应该满足F=－kx。则反映123y/cm02.0-2.0x/mABCDy图2xOabcd甲乙-56x/my/cm2410v058中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第4页共6页该投影是简谐运动中的k值是多少？（2）如图16所示，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为L，左端接一阻值为R的定值电阻；导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。一根与导轨垂直的铜棒在导轨上做振幅为A的简谐运动，振动周期为T。已知铜棒电阻为r，导轨的电阻不计。a．在图17中画出通过电阻R的电流i随时间t变化的图像。b．求在一个周期T内，电阻R产生的焦耳热。24．（20分）（1）a．对匀速圆周运动，线速度v=ωA，向心加速度a=ω2A，合外力F=mω2A。在x轴方向上，有：cosxvAt（2分）2sinxaAt（2分）2sinxFmAt（2分）b．小球在x轴方向上为简谐运动，故Fx=－kx所以k=mω2（2分）（2）a．流过R的电流是正（余）弦交流电。（2分）b．将导体棒的运动看作是匀速圆周运动的分运动，可得导体棒切割磁感线的最大速度2mAvTπ（2分）由Em=BLvm（1分）mmEIRr（1分）2πBLATrR2πBLATrRitOT中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第5页共6页2mII（2分）Q=I2RT（2分）联立以上各式，得222222()ABLQRTRrπ（2分）（2017西城二）24．（20分）简谐运动是我们研究过的一种典型运动形式。（1）一个质点做机械振动，如果它的回复力与偏离平衡位置的位移大小成正比，而且方向与位移方向相反，就能判定它是简谐运动。如图1所示，将两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧套在光滑的水平杆上，弹簧的两端固定，中间接一质量为m的小球，此时两弹簧均处于原长。现将小球沿杆拉开一段距离后松开，小球以O为平衡位置往复运动。请你据此证明，小球所做的运动是简谐运动。（2）以上我们是以回复力与偏离平衡位置的位移关系来判断一个运动是否为简谐运动。但其实简谐运动也具有一些其他特征，如简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系就都可以表示为v2=v02-ax2，其中v0为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，a为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。请你证明，图1中小球的运动也满足上述关系，并说明其关系式中的a与哪些物理量有关。已知弹簧的弹性势能可以表达为212kx，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的形变量。（3）一质点以速度v0做半径为R的匀速圆周运动，如图2所示。请结合第（2）问中的信息，分析论证小球在x方向上的分运动是否符合简谐运动这一特征。24．（20分）（1）（6分）当小球向右运动到任意位置C，离开O的位移为x，此时小球受到两个弹力F1、F2，方向沿x轴负方向，如图1所示。两个力的合力即为小球的回复力，即F=-（F1+F2）=-（k1x+k2x）=-（k1+k2）x其中k1+k2为常数，所以F与x成正比。回复力F沿x轴负方向，位移x沿x轴正方向，F与x方向相反。由此证明小球所做的运动是简谐运动。（2）（6分）当小球从平衡位置O运动到任意位置C时，设此时小球的速度为v根据能量守恒222201211112222mvmvkxkx图1Ok1k2x图1xOF1F2k1k2xxC中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第6页共6页整理后得222120()kkvvxm其中常数12kkam与两个弹簧的劲度系数和小球的质量有关。（3）（8分）质点从A点运动到B点，在B点将速度分解，如图2所示。A点速度v0沿x正方向，所以v0即为x方向上经过平衡位置O点的速度B点速度沿x方向的分量为vx=v0sinθ①B点在x方向的投影x=Rcosθ②将以上两式两边平方并相加2220222cossinRxvvx整理后得xRvvvx220202因v0和R均不变，所以式中220Rv为一常数，常数与小球做匀速圆周运动的速度和半径有关。所以小球在x方向上的分运动符合简谐运动这一特证。v0OxvxABθRv0θ图2y2