2019版高考物理总复习模拟创新题：专题十四 机械振动与机械波

专题十四机械振动与机械波根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、3、5、6、10题。

模拟精选题一、选择题1．(2016·山东齐鲁教科研协作体19所联考)下列说法中正确的是________。

(填正确答案标号)A．简谐运动的周期与振幅无关B．在弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数C．在波传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D．在双缝干涉实验中，同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更宽E．在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多解析简谐运动的周期与振子本身的性质有关，比如劲度系数，与振幅无关，A正确；在弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数，B正确；在波传播方向上，质点的振动速度与波的传播速度无关，C错误；因为紫光的波长小于红光的波长，根据公式Δx＝Ldλ可得同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更窄，D错误；波发生衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，但如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，而一切情况下，均会发生衍射现象，E正确。

答案ABE2．(2016·广西桂林十八中模拟)处于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s。

已知t＝0时，波刚传播到x＝40 m处，波形如图所示。

在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)A．波源开始振动时方向沿y轴负方向B．接收器在t＝2 s时才能接收此波C．若波源向x轴正方向匀速运动，接收器收到波的频率大于10 HzD．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 mE．当t＝0.75 s时，x＝40 m的质点恰好到达波谷的位置解析波源开始振动时方向为各质点的起振方向(与t＝0时x＝40 m处质点的振动方向相同)，根据波的传播方向与质点振动方向间的关系，选项A正确；接收器开始接到此波需要的时间t＝400－40200s＝1.8 s，选项B错误；根据多普勒效应，选项C正确；由波形图可知，该波的周期T＝0.1 s，所以t＝0.15 s＝1.5 T，质点运动的路程为1.5×4×0.1 m＝0.6 m，选项D正确；t＝0.75 s ＝7.5 T，质点恰好回到平衡位置并向y轴正方向运动，选项E错误。

答案ACD3．(2016·河北武邑中学期末)如图所示，甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q的平衡位置位于x＝3.5 m处，下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的传播速度为20 m/sC．在0.3 s时间内，质点P向右移动了3 mD．t＝0.1 s时，质点P的加速度大于质点Q的加速度E．t＝0.25 s时，x＝3.5 m处的质点Q到达波峰位置解析从图乙中可以看出质点P起振方向为竖直向上；根据走坡法可得这列波沿x轴正方向传播，A正确；从图甲中可得波的波长为λ＝4 m，从图乙中可得波的周期为T＝0.4 s，故波速为v＝λT ＝40.4m/s＝10 m/s，B错误；简谐横波在传播过程中，波上的质点只在平衡位置上下振动，不随波迁移，C错误；当t＝0.1 s时，经过了四分之一周期，质点P处于最大位移处，据简谐运动的特点可知，此时加速度最大；而质点Q此时不在最大位移处，所以质点P的加速度大于质点Q的加速度，故D正确；据图象可知经过0.2 s时，质点P再次到达平衡位置，运动方向向下，而质点Q位于平衡位置上方；由于两质点相距1.5 m，再经过0.05 s时，质点P位移与质点Q在0时刻的位移相同，所以质点Q处于平衡位置的最上方，即处在波峰，故E正确。

答案ADE4．(2016·河北唐山开滦月考)一列简谐横渡沿x轴正方向传播，图甲是波传播到x＝5 m的M点的波形图，图乙是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于x＝10 m处的质点，下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)A．这列波的波长是5 mB．这列波的传播速度是1 m/sC．M点以后的各质点开始振动时的方向都沿x轴正方向D．由甲图对应时刻开始计时，质点Q经过6 s，第一次到达波谷E．这列波由M点传播到Q点需要5 s解析由甲图可直接读出λ＝4 m，T＝4 s，v＝λT＝1 m/s，所以A错误，B正确；从图乙可判断质点的起振方向是向上的，各个质点的起振方向相同，都是向上的，所以C错误；第一个波谷在x＝4 m处，第一个波谷传到Q就是Q点第一次到波谷，t＝Δxv＝6 s，所以D正确；现在波刚传到M点，波的传播是匀速的，t MQ＝x MQ v＝5 s，所以E正确。

答案BDE5．(2016·广东深圳高三调研)一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)A．OB＝5 cmB．第0.2 s末质点的速度方向是A→OC．第0.4 s末质点的加速度方向是A→OD．第0.7 s时质点位置在O点与A点之间E．在4 s内完成5次全振动解析OB间距离等于振幅，由图知，OB＝A＝5 cm，故A正确；0.2 s末质点在平衡位置，下一时刻位移为负值，所以此时的速度方向沿负向，即从O 指向A，故B错误；0.4 s末质点在A位置，加速度方向是从A指向O，故C 正确；第0.7 s时，位移为正值，质点位置应在O与B两点之间，故D错误；由图可知T＝0.8 s，所以在4 s内质点完成全振动次数为：tT ＝40.8＝5次，故E正确。

答案ACE6．(2016·吉林实验中学模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6 s时刻，这列波刚好传到Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是________。

(填正确答案标号)A．这列波的波速为16.7 m/sB．这列波的周期为0.8 sC．质点c在这段时间内通过的路程一定等于30 cmD．从t时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是t＋13s这个时刻E．当t＋0.5 s时刻，质点b、P的位移相同解析由图可知，波的波长为40 m；两列波相距0.6＝(n＋34)T，故周期为T＝ 2.4 4n＋3；波速为v＝λT＝503(4n＋3) m/s，把n＝0代入得T＝0.8 s，v＝50 m/s，选项A错误，B正确；因为c只振动了半个周期，故路程为2A＝20 cm，选项C错误；a点在实线位置时向上振动，第一次到达平衡位置时，根据对称性可得恰好是t＋13s这个时刻，D正确；在t时刻，因波沿x轴正方向传播，所以此时质点P是向上振动的，经0.5 s后，P是正在向下振动(负位移)，是经过平衡位置后向下运动0.1 s；而质点b是正在向上振动的(负位移)，是到达最低点后向上运动0.1 s，因为0.2 s＝T4，可见此时两个质点的位移是相同的，选项E正确。

答案BDE7．(2015·云南三校考试)一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10 m/s，在t＝0时的波形图如图所示，则下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)A ．此时x ＝1.25 m 处的质点正在做加速度减小的加速度运动B ．x ＝0.7 m 处的质点比x ＝0.6 m 处的质点先运动到波峰的位置C ．x ＝0处的质点再经过0.05 s 时间可运动到波峰位置D ．x ＝0.3 m 处的质点再经过0.08 s 可运动至波峰位置E ．x ＝1 m 处的质点在做简谐运动，其振动方程为y ＝0.4sin (10πt )m解析 波沿x 轴正方向传播，由同侧法可知此时x ＝1.25 m 处的质点振动的方向向下，离开平衡位置的位移正在减小，所以质点正在做加速度减小的加速运动，故A 正确；由同侧法可知x ＝0.7 m 处的质点与x ＝0.6 m 处的质点都正在向下运动，x ＝0.6 m 的质点先到达波谷，又先到达波峰的位置，故B 错误；根据图象可知波长λ＝2 m ，则T ＝λv ＝210 s ＝0.2 s ，由同侧法可知x ＝0 m 处的质点A 正向上振动，经过14T ＝14×0.2 s ＝0.05 s 时间可运动到波峰位置，故C 正确；波沿x 轴正方向传播，x ＝0.3 m 处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为x ＝14λ＋0.3 m ＝(14×2＋0.3) m ＝0.8 m ，再经过t ＝x v ＝0.810 s ＝0.08 s 可运动至波峰位置，故D 正确；由图可知，振幅A ＝0.4 m ，角速度ω＝2πT ＝2π0.2＝10π rad/s ，从此时开始计时，x ＝1 m 处质点先向下振动，则x ＝1 m 处质点的振动函数表达式为y ＝－0.4sin(10πt ) m ，故E 错误。

答案 ACD二、非选择题8．(2016·甘肃张掖天一中质检)如图所示，一列简谐横波在均匀介质中传播，实线和虚线分别对应t ＝0和t ＝0.04 s 时刻的波形图，已知t ＝0时刻，x ＝1.2 m 处的质点向y 轴负方向运动，则该波的传播方向是________；该波传播的最小速度为________m/s 。

解析 根据沿波传播的方向“上坡下，下坡上”的原则知该波传播方向为沿x 轴正方向；由图可知Δt ＝0.04 s ＝(n ＋34)T (n ＝0、1、2、3……)，由图知波长λ＝1.6 m ，由v ＝λT 得：v ＝40(n ＋34) m/s ，当n ＝0时，v min ＝30 m/s 。

答案 沿x 轴正方向 309．(2015·中原名校豫南九校一模)如图甲所示，一列简谐横波沿直线ab 向右传播，a 、b 之间的距离为2 m ，a 、b 两点的振动情况如图乙所示，则这列波的波长为________m ，波速为________m/s ，这列波的波长________(选填“可能”或“不可能”)是83 m 。

甲 乙解析 该波的周期为T ＝4 s ，根据波动传播空间和时间对应关系得x ab ＝nλ＋34λ(n ＝0，1，2，3，…)解得波长λ＝84n ＋3m(n ＝0，1，2，3，…)波速v ＝λT ＝24n ＋3m/s(n ＝0，1，2，3，…) 当n ＝0时，λ＝83 m故波长可能为83 m答案84n＋3m(n＝0，1，2，3，…)24n＋3m/s(n＝0，1，2，3，…)可能10．(2016·湖南衡阳高三联考)如图甲所示，在某介质中波源A、B相距d＝20 m，t＝0时两者开始上、下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，所形成的波的传播速度都为v＝1.0 m/s，开始阶段两波源的振动图象如图乙所示。