高考物理复习专题八振动和波光电磁波时机械振动机械波

第26课时机械振动机械波一、选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的)1．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能相同的物理量是( )A．位移 B．速度 C．加速度 D．回复力解析做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，位移相同，加速度相同，速度的大小相等，但方向不一定相同，所以可能不同的物理量是速度，选项A、C、D正确。

答案ACD2．如图1甲所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动，T 形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统。

当圆盘静止时，小球可稳定振动。

现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定。

改变圆盘匀速转动的周期，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示，则( )图1A．此振动系统的固有频率约为3 HzB．此振动系统的固有频率约为0.25 HzC．若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变D．若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动解析当驱动力的频率与振动系统的固有频率相同时，振幅最大，所以固有频率约为3 Hz，选项A正确，B错误；受迫振动的振动周期由驱动力的周期决定，所以圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，选项C错误；系统的固有频率不变，共振曲线的峰值位置不变，选项D错误。

答案 A3．如图2所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过M 、N 两点，历时1 s ，质点通过N 点后再经过1 s 又第2次通过N 点，在这2 s 内质点通过的总路程为12 cm 。

则质点的振动周期和振幅分别为( )图2A ．3 s ，6 cmB ．4 s ，6 cmC ．4 s ，9 cmD ．2 s ，8 cm解析 因质点通过M 、N 两点时速度相同，说明M 、N 两点关于平衡位置对称，由时间的对称性可知，质点由N 到最大位移的最短时间与由M 到最大位移的最短时间相等，均为t 1＝0.5 s ，则T2＝t MN ＋2t 1＝2 s ，即T ＝4 s ；由对称性可知，质点在这2 s 内通过的路程恰为2A ，即2A ＝12 cm ，A ＝6 cm ，故选项B 正确。

答案 B4．(2016·浙江宁波模拟)一个质点做简谐运动的图象如图3所示，下列说法正确的是( )图3A ．质点振动的频率为4 HzB ．在10 s 内质点经过的路程是20 cmC ．在5 s 末，质点的速度为零，加速度最大D ．t ＝1.5 s 和t ＝4.5 s 两时刻质点的位移大小相等，都是 2 cm解析 由图象可知，质点振动的周期为4 s ，故频率为0.25 Hz ，选项A 错误；在10 s 内质点振动了2.5个周期，经过的路程是10A ＝20 cm ，选项B 正确；在5 s 末，质点处于正向最大位移处，速度为零，加速度最大，选项C 正确；由图象可得振动方程是x ＝2sin(2π4t ) cm ，将t ＝1.5 s 和t ＝4.5 s 代入振动方程得x ＝ 2 cm ，选项D 正确。

答案 BCD5．一质点做简谐运动的振动图象如图4所示，质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是( )图4A．0～0.3 s B．0.3～0.6 sC．0.6～0.9 s D．0.9～1.2 s解析质点做简谐运动时加速度方向与回复力方向相同，与位移方向相反，总是指向平衡位置；位移增大时速度方向与位移方向相同，位移减小时速度方向与位移方向相反。

答案BD6．图5中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡块，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动，为使A处水也能发生振动，可采用的方法是( )图5A．使波源的频率增大B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的间距增大D．移动N使狭缝的间距减小解析使孔满足明显衍射的条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确。

答案BD7．火车上有一个声源发出一定的乐音。

当火车静止、观测者也静止时，观测者听到并记住了这个乐音的音调。

以下情况中，观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是 ( ) A．观测者静止，火车向他驶来B．观测者静止，火车离他驶去C．火车静止，观测者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观测者乘汽车远离火车运动解析 观测者听到这个乐音的音调比原来降低，也就是观测者接收到的声波频率降低。

根据多普勒效应，声源与观测者相互远离，选项B 、D 正确。

答案 BD8．如图6所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M 是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是 ( )图6A ．该时刻质点O 正处在平衡位置B ．P 、N 两点始终处于平衡位置C ．点M 到两波源的距离之差一定是波长的整数倍D ．从该时刻起，经过14周期，质点M 到达平衡位置 解析 由题图可知，O 、M 为振动加强的点，此时点O 处于波谷，点M 处于波峰，点M 是峰、峰相遇，只有当两波源振动相位相同时，点M 到两波源的距离差才是波长的整数倍，若两波源振动相位相反，则点M 到两波源的距离差为半波长的奇数倍，故A 、C 均错误；P 、N 两点为减弱点，又因为两列波的振幅相同，因此P 、N 两点的振幅为零，即两点始终处于平衡位置，B 正确；从该时刻经14周期，两列波分别引起的振动都使点M 位于平衡位置，故点M 位于平衡位置，D 正确。

答案 BD9．一列简谐横波，在t ＝0.6 s 时刻的图象如图7甲所示，波上A 质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )图7A ．这列波沿x 轴正方向传播B ．这列波的波速是503m/s C ．从t ＝0.6 s 开始，质点P 比质点Q 晚0.4 s 回到平衡位置D ．从t ＝0.6 s 开始，紧接着的Δt ＝0.6 s 时间内，A 质点通过的路程是4 m解析 由题图乙可知，t ＝0.6 s 时A 点沿y 轴负方向振动，因此可判断这列波是向x 轴正方向传播的，选项A 正确；由题图甲可知，该波的波长为20 m ，由题图乙可知，该波的周期为1.2 s ，可得该波的波速为503m/s ，选项B 正确；由波上各质点振动情况可知，P 点沿y 轴正方向振动，应该先回到平衡位置，选项C 错误；0.6 s 的时间为半个周期，因此质点振动路程为4 m ，选项D 正确。

答案 ABD10．如图8所示，在均匀介质中，A 、B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x ＝0.1sin (20πt ) m ，形成的机械波的波速都是10 m/s 。

介质中P 点与A 、B 两波源间的距离分别为4 m 和5 m 。

则( )图8A ．波的周期为0.2 sB ．波的波长为1 mC ．P 点一定是振动加强点D ．P 点可能是振动减弱点解析 由简谐运动表达式x ＝0.1sin(20πt ) m ，可知周期T ＝0.1 s ，选项A 错误；由波速v ＝λT，可得λ＝vT ＝1 m ，选项B 正确；由于P 点与A 、B 两波源间的距离之差等于1个波长，所以P 点一定是振动加强点，选项C 正确，D 错误。

答案 BC11．下列说法正确的是( )A ．医生利用超声波的多普勒效应可以探测病人血管中血液的流速B ．各种波均能发生偏振现象C ．已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警D ．若观察者远离固定声源运动，其接收到的声波频率可能升高解析 医生利用超声波的多普勒效应可以探测病人血管中血液的流速，选项A 正确；只有横波才能发生偏振现象，选项B 错误；已知地震波的纵波速度大于横波速度，接收地震波的仪器先接收到纵波，此性质可用于横波的预警，选项C 正确；根据多普勒效应，若观察者远离固定声源运动，其接收到的声波频率一定降低，选项D 错误。

答案 AC12．如图9所示，沿水平方向的介质中的部分质点，相邻质点间的距离相等，其中O 为波源，设波源的振动周期为T ，自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过T 4，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是( )图9A ．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，图中质点9起振最晚B ．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C ．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振时，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后T 4D ．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动解析 从图中可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与振源起振方向相同，但起振时刻最晚，故选项A 正确、选项B 错误；质点7与质点8相比较，质点7是质点8的前质点，7、8质点间的振动步调相差T4，故选项C 正确；质点9与质点1相距2个波长，质点9比质点1晚2T 开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9振动步调就完全一致，故选项D 正确。

答案 ACD13．如图10所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F 的振动方向如图所示。

则( )图10A ．该波向左传播B ．质点B 和D 的运动方向相同C ．质点C 比质点B 先回到平衡位置D ．此时质点F 和H 的加速度相同解析 由上、下坡法可知，波只有向左传播才会有此时刻质点F 的运动方向向下。

同理，质点D 、E 的运动方向也向下，而质点A 、B 、H 的运动方向向上。

质点F 、H 相对各自平衡位置的位移相同，由a ＝－kx m可知，两质点的加速度相同。

因质点C 直接从最大位移处回到平衡位置，即t C ＝T4，而质点B 要先运动到最大位移处，再回到平衡位置，故t B ＞T 4＝t C 。

故正确答案为A 、C 、D 。

答案 ACD二、非选择题14．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻的波形如图11所示，介质中质点P 、Q 分别位于x ＝2 m 、x ＝4 m 处。

从t ＝0时刻开始计时，当t ＝15 s 时质点Q 刚好第4次到达波峰。

图11(1)求波速；(2)写出质点P 做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。

解析 (1)设简谐横波的波速为v ，波长为λ，周期为T ，由图象知，λ＝4 m 。

由题意知t ＝3T ＋34T ① v ＝λT② 联立①②式，代入数据得v ＝1 m/s 。

③(2)质点P 做简谐运动的表达式为y ＝0.2sin 0.5πt m 。

答案 (1)1 m/s (2)y ＝0.2sin 0.5πt m。