高中物理专题练习-机械振动与机械波 光及光的本性(含答案)
高中物理 选修【机械振动和机械波】典型题(带解析)
高中物理选修一、【机械振动】1．(多选)关于简谐运动的周期，以下说法正确的是()A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C．半个周期内物体的动能变化一定为零D．一个周期内物体的势能变化一定为零解析：选ACD．根据周期的定义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故选项A、D正确．当间隔半个周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等、方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故选项B错误，C正确．2．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为()解析：选A．由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图象为余弦函数，A项正确．3．(多选)铺设钢轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车由于受到周期性的冲击力做受迫振动．普通钢轨长为12.6 m，列车的固有振动周期为0.315 s．下列说法正确的是()A．列车的危险速率为40 m/sB．列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行解析：选ABD ．对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v ＝l T ＝40 m/s ，A 正确；为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，B 正确；列车运行时的振动频率总等于驱动力的频率，只有共振时才等于列车的固有频率，C 错误；由题意可知，增加钢轨的长度可以使危险车速增大，故可以使列车高速运行，所以D 正确．4．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图象如图甲中实线所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图象如图甲中虚线所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是共振曲线，如图乙中的( )A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．一定不是c 点解析：选AD ．简谐振子自由振动时，设周期为T 1；而在某驱动力作用下做受迫振动时，设周期为T 2；显然T 1＜T 2；根据f ＝1T，有f 1＞f 2；题图乙中c 点处代表发生共振，驱动力频率等于固有频率f 1；做受迫振动时，驱动力频率f 2＜f 1，故此受迫振动对应的状态可能是图乙中的a 点，且一定不是c 点，故A 、D 正确．5．一个弹簧振子做简谐振动，若从平衡位置开始计时，经过3 s 时，振子第一次到达P 点，又经过2 s 第二次经过P 点．则该弹簧振子的振动周期可能为( )A ．32 sB ．16 sC ．8 sD ．4 s解析：选B ．根据题意，弹簧振子经3 s 第一次到达P 点，再经1 s 到达最大位移处，再经1 s 第二次到达P 点，所以4 s ＝14T 或34T ，振动周期为16 s 或163s ，选项B 正确． 6．(多选)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力频率f 的关系)如图所示，则下列说法正确的是( )A ．此单摆的固有周期约为2 sB ．此单摆的摆长约为1 mC ．若摆长增大，单摆的固有频率增大D ．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动解析：选ABD ．由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5 Hz ，固有周期为2 s ；再由T ＝2πl g 得此单摆的摆长约为1 m ；若摆长增大，则单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，A 、B 、D 正确，C 错误．7．如图，长为l 的细绳下方悬挂一小球a ，绳的另一端固定在天花板上O 点处，在O点正下方34l 的O ′处有一固定细铁钉．将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时．当小球a 摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡．设小球相对于其平衡位置的水平位移为x ，向右为正．下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的x -t 关系的是( )解析：选A ．摆长为l 时单摆的周期T 1＝2πl g ，振幅A 1＝lα(α为摆角)，摆长为14l 时单摆的周期T 2＝2π 14l g ＝π l g ＝T 12，振幅A 2＝14l β(β为摆角)．根据机械能守恒得mgl (1－cos α)＝mg l 4(1－cos β)，利用cos α＝1－2sin 2α2，cos β＝1－2sin 2β2，以及sin α＝tan α＝α(α很小)，解得β＝2α，故A 2＝12A 1，故选项A 正确． 8．(多选)图(a)、(b)分别是甲、乙两个单摆在同一位置处做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是( )A ．甲、乙两单摆的振幅之比为2∶1B ．t ＝2 s 时，甲单摆的重力势能最小，乙单摆的动能为零C ．甲、乙两单摆的摆长之比为4∶1D ．甲、乙两单摆的摆球在最低点时，向心加速度大小一定相等解析：选AB ．由题图知，甲、乙两单摆的振幅分别为4 cm 、2 cm ，故选项A 正确；t ＝2 s 时，甲单摆在平衡位置处，乙单摆在振动的正方向最大位移处，故选项B 正确；由单摆的周期公式，推出甲、乙两单摆的摆长之比为l 甲∶l 乙＝T 2甲∶T 2乙＝1∶4，故选项C 错误；设摆球摆动的最大偏角为θ，由mgl (1－cos θ)＝12m v 2及a ＝v 2l 可得，摆球在最低点时向心加速度a ＝2g (1－cos θ)，因两摆球的最大偏角θ满足sin θ＝A l，故θ甲>θ乙，所以a 甲>a 乙，故选项D 错误．9．(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( )A ．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 ＝0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆解析：选ABD ．由题图看出，两单摆的周期相同，同一地点g 相同，由单摆的周期公式T ＝2πl g知，甲、乙两单摆的摆长l 相等，故A 正确；甲摆的振幅为10 cm ，乙摆的振幅为7 cm ，则甲摆的振幅比乙摆大，故B 正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆球的质量未知，无法比较机械能的大小，故C 错误；在t ＝0.5 s 时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D 正确．10．(多选)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()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末时质点位置在O点与A点之间解析：选AC．由图(b)可知振幅为5 cm，则OB＝OA＝5 cm，A项正确；由图可知0～0.2 s内质点从B向O运动，第0.2 s末质点的速度方向是B→O，B项错误；由图可知第0.4 s末质点运动到A点处，则此时质点的加速度方向是A→O，C项正确；由图可知第0.7 s末时质点位置在O与B之间，D项错误．11．(多选) 如图所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B、C两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹．已知弹簧的劲度系数为k＝10 N/m，振子的质量为0.5 kg，白纸移动速度为2 m/s，弹簧弹性势能的表达式E p＝1 2ky2，不计一切摩擦．在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法中正确的是()A．该弹簧振子的振幅为1 mB．该弹簧振子的周期为1 sC．该弹簧振子的最大加速度为10 m/s2D．该弹簧振子的最大速度为2 m/s解析：选BC．弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为A＝0.5 m，选项A错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x＝2 m，振动一个周期，所以弹簧振子的周期为T ＝x v ＝1 s ，选项B 正确；该弹簧振子所受最大回复力F ＝kA ＝10×0.5 N ＝5 N ，最大加速度为a ＝F m＝10 m/s 2，选项C 正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为E p ＝12ky 2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由12m v 2m ＝12kA 2可得该弹簧振子的最大速度为v m ＝k mA ＝ 5 m/s ，选项D 错误． 12．甲、乙两个弹簧振子，它们的振动图象如图所示，则可知两弹簧振子( )A ．振动强度完全相同B ．振动快慢完全相同C ．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D ．所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙＝2∶1解析：选C ．根据题图象可读出甲的振幅为10 cm ，乙的振幅为5 cm ，则两弹簧振子的振动强度不相同，故A 错误；由振动图象读出两弹簧振子周期T 甲＝2.0 s ，T 乙＝1.0 s ，则两弹簧振子振动快慢不同，乙比甲快，故B 错误；由题图看出，甲在最大位移处时，乙在平衡位置，即弹簧振子甲速度为零时，弹簧振子乙速度最大，故C 正确；由振动图象读出两弹簧振子位移最大值之比x 甲∶x 乙＝2∶1，根据简谐运动的特征F ＝－kx ，由于弹簧的劲度系数k 可能不等，回复力最大值之比F 甲∶F 乙不一定等于2∶1，故D 错误．13．如图所示，ACB 为光滑弧形槽，弧形槽半径为R ，C 为弧形槽最低点，R ≫AB ︵.甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从A 点由静止释放，问：(1)两球第1次到达C 点所用的时间之比；(2)若在圆弧的最低点C 的正上方h 处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在圆弧最低点C 处相遇，则甲球下落的高度h 是多少？解析：(1)甲球做自由落体运动R ＝12gt 21，所以t 1＝ 2R g乙球沿圆弧做简谐运动(由于AC ︵≪R ，可认为摆角θ<5°)．此运动与一个摆长为R 的单摆运动模型相同，故此等效摆长为R ，因此乙球第1次到达C 处的时间为t 2 ＝ 14T ＝ 14× 2π R g ＝ π2 R g， 所以t 1∶t 2＝22π. (2)甲球从离弧形槽最低点h 高处自由下落，到达C 点的时间为t 甲＝ 2h g 由于乙球运动的周期性，所以乙球到达C 点的时间为t 乙＝T 4＋n T 2＝π2 R g(2n ＋1)(n ＝0，1，2，…) 由于甲、乙在C 点相遇，故t 甲＝t 乙联立解得h ＝(2n ＋1)2π2R 8(n ＝0，1，2，…)． 答案：(1)22π (2) (2n ＋1)2π2R 8(n ＝0，1，2，…)二、【机械波】1．(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是( )A ．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B ．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C ．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和D ．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰解析：选BCD ．两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动情况由两列波共同作用的结果决定，故A 错误，B 、C 正确；几个人在同一房间内说话，发出的声波在空间中相互叠加后，每列波的振幅和频率并不改变，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D 正确．2．(多选)下列关于多普勒效应的说法中，正确的是( )A ．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B ．如果声源静止，就观察不到多普勒效应C ．当声源朝靠近观察者方向运动时，声源的频率不变D ．当声源远离观察者方向运动时，观察者接收到的频率变低解析：选CD ．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A 错；声源静止时，若观察者向声源运动，能发生多普勒效应，B 错；声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率增大，相反，声源远离观察者方向运动时，观察者接收到的频率减少，C 、D 对．3．(多选)如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S 1、S 2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)．S 1的振幅A 1＝4 cm ，S 2的振幅A 2＝3 cm ，则下列说法正确的是( )A ．质点D 是振动减弱点B ．质点A 、D 在该时刻的高度差为14 cmC ．再过半个周期，质点B 、C 是振动加强点D ．质点C 的振幅为1 cm解析：选BD ．由图象可知，D 点为两波谷相遇，应该是加强点，选项A 错误；此时A 点在加强后的最高点，D 点在加强后的最低点，由波的叠加可知AD 的高度差为14 cm ，选项B 正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图象，所以A 、D 点始终是加强点，B 、C 点始终是减弱点，选项C 错误；质点C 为减弱点，振幅为两波源振幅之差，为1 cm ，选项D 正确．4．某一列沿x 轴传播的简谐横波，在t ＝T 4时刻的波形图如图所示，P 、Q 为介质中的两质点，质点P 正在向动能增大的方向运动．下列说法正确的是( )A ．波沿x 轴正方向传播B ．t ＝T 4时刻，Q 比P 的速度大C ．t ＝3T 4时刻，Q 到达平衡位置 D ．t ＝3T 4时刻，P 向y 轴正方向运动 解析：选D ．由质点P 向动能增大的方向运动，则t ＝T 4时P 点向平衡位置运动，即运动方向向下，可得该波沿x 轴负方向传播，故A 错误．图示t ＝T 4时刻Q 点处在波谷，速度为0，小于P 点的速度，故B 错．t ＝3T 4时刻，移动波形图可知此时Q 点位于波峰，P 点在平衡位置下方，如图中虚线部分，此时P 点向y 轴正方向运动，故选项C 错误，D 正确．5．(多选)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，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．下列说法正确的是( )A ．这列波的传播方向是沿x 轴正方向B ．这列波的传播速度是20 m/sC ．经过0.15 s ，质点P 沿x 轴的正方向传播了3 mD ．经过0.1 s ，质点Q 的运动方向沿y 轴正方向解析：选AB ．由题中甲、乙两图可知，该波向x 轴正方向传播，A 正确；由题图甲知波长λ＝4 m ，由题图乙知周期T ＝0.2 s ，则波速v ＝λT ＝40.2m/s ＝20 m/s ，B 正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C 错误；经过0.1 s ＝12T ，质点Q 的运动方向沿y 轴负方向，D 错误．6．(多选)如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a 、b 、c 、d 、e 、f ，相邻两质点之间的距离均为2 m ，各质点均静止在各自的平衡位置．t ＝0时刻振源a 开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以2 m/s 的速度水平向右传播．则下列说法中正确的是( )A．波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴正方向B．0～4 s内质点b运动的路程为12 cmC．4～5 s内质点d的加速度正在逐渐减小D．6 s时质点e第一次回到平衡位置解析：选AB．由振动图象可知，振动周期为T＝2 s，波长为λ＝v T＝4 m，质点a开始起振的方向为y轴正方向，故波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也沿y轴正方向，选项A正确；振动传到b点需要的时间为1 s，故在剩下的3 s内，质点b通过的路程为s ＝6A＝12 cm，选项B正确；4 s时振动传到e点，此时d点在平衡位置向下振动，故4～5 s 内质点d的加速度先逐渐增大后逐渐减小，选项C错误；振动传到e点需时间4 s，故6 s 时质点正好振动一个周期第二次回到平衡位置，选项D错误．7．如图(a)所示，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．解析：点波源S1(0，4)的振动形式传播到点A(8，－2)的路程为L1＝10 m，点波源S2(0，－2)的振动形式传播到点A(8，－2)的路程为L2＝8 m，两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为ΔL＝L1－L2＝2 m．由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且t ＝0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B 时振动方向相反，引起点B 处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T ＝2 s ，波长为λ＝v T ＝2 m ．由于两列波的波源到点C (0，0.5)的路程分别为3.5 m 和2.5 m ，路程差为1 m ，而t ＝0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C 时振动方向相同，引起点C 处质点的振动相互加强．答案：2 减弱 加强8． (多选)如图，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5 s ．关于该简谐波，下列说法正确的是( )A ．波长为2 mB ．波速为6 m/sC ．频率为1.5 HzD ．t ＝1 s 时，x ＝1 m 处的质点处于波峰E ．t ＝2 s 时，x ＝2 m 处的质点经过平衡位置解析：选BCE.由简谐波的波动图象可知，波长为4 m ，故A 错误．t ＝0.5 s 时波向x轴正方向传播的距离为x ＝⎝⎛⎭⎫n ＋34λ(n ＝0，1，2，3…)，即t ＝⎝⎛⎭⎫n ＋34T ＝0.5 s(n ＝0，1，2，3…)，又T ＞0.5 s ，解之得T ＝0.5n ＋34，当n ＝0时，T ＝23 s ，符合题意；当n ＝1时，T ＝27 s ＜0.5 s ，不符合题意，则波速v ＝λT ＝6 m/s.故B 正确．频率f ＝1T＝1.5 Hz.故C 正确．t ＝0时x ＝1 m 处的质点处于波峰，因t ＝1 s 时n ＝t T ＝123＝1.5，则此时x ＝1 m 处的质点处于波谷．故D 错误．t ＝0时x ＝2 m 处的质点经过平衡位置向上振动，因t ＝2 s 时n ＝t T ＝223＝3，则此时x ＝2 m 处的质点经过平衡位置向上振动．故E 正确．9．(多选)图甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x ＝1.0 m 处的质点，Q 是平衡位置在x ＝4.0 m 处的质点；图乙为质点Q 的振动图象．下列说法正确的是( )A ．在t ＝0.10 s 时，质点Q 向y 轴正方向运动B ．在t ＝0.25 s 时，质点P 的加速度方向与y 轴正方向相同C ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，该波沿x 轴负方向传播了6 mD ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，质点P 通过的路程为30 cm解析：选BC ．由题图乙可知，在t ＝0.10 s 时，质点Q 向y 轴负方向运动，A 错误．结合题图甲、乙可知，波沿x 轴负方向传播，t ＝0.25 s 时P 处于y 轴的负方向，则其加速度沿y 轴的正方向，B 正确．由图甲知波长λ＝8 m ，由图乙知周期T ＝0.2 s ，则波传播的速度v ＝λT＝40 m/s ，所以在t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 时间内波向x 轴负方向传播的距离x ＝v t ＝6 m ，C 正确．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，经历的时间t ＝34T ，只有计时开始时，振动质点处于平衡位置或最大位移处，其经过的路程才是30 cm ，D 错误．10．(多选)图甲为一列简谐横波在t ＝2 s 时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x ＝1.5 m 处的质点的振动图象，P 是平衡位置为x ＝2 m 的质点．下列说法正确的是( )A ．波速为0.5 m/sB ．波的传播方向向右C ．0～2 s 时间内，P 运动的路程为8 cmD ．0～2 s 时间内，P 沿y 轴正方向运动解析：选AC ．根据题图甲可知：该波的波长λ＝2 m ，由题图乙可知，周期T ＝4 s ，故波速v ＝λT＝0.5 m/s ，A 正确；从题图乙中可知：x ＝1.5 m 处的质点在t ＝2 s 时，正处于平衡位置沿y 轴负方向运动，在题图甲中，沿波的传播方向，“下坡上，上坡下”，故该波的传播方向向左，B 错误；0～2 s ，P 运动的路程s ＝t T·4A ＝8 cm ，C 正确；0～2 s ，P 从正向最大位移处运动到负向最大位移处，即沿y 轴负方向运动，D 错误．11．(多选)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻的波形如图所示，介质中质点A 、B 、C 分别位于x ＝2 m 、x ＝3 m 、x ＝6 m 处．从t ＝0时刻开始计时，当t ＝9 s 时质点A 刚好第3次到达波峰，则( )A ．此列波的波速一定为1 m/sB ．如果此列波在传播过程中与频率为0.5 Hz 的横波相遇，一定发生稳定的干涉现象C ．质点C 起振方向沿y 轴负向D ．如果质点C 到达波峰，则质点B 一定在平衡位置解析：选ACD ．根据波形图得到波长λ＝4 m ，从t ＝0时刻开始计时，当t ＝9 s 时质点A 刚好第3次到达波峰，则有214T ＝9 s ，可知该列波周期 T ＝4 s ，这列波的波速为v ＝λT ＝1 m/s ，故A 项正确．该波的频率为f ＝1T＝0.25 Hz ，根据干涉的条件知：如果此列波在传播过程中与频率为0.5 Hz 的横波相遇，一定不发生稳定的干涉现象，故B 项错误．质点C 起振方向与图示时刻x ＝4 m 处质点的起振方向相同，沿y 轴负向，故C 项正确．B 、C 两质点平衡位置相距34λ，则如果质点C 到达波峰，则质点B 一定在平衡位置，故D 项正确． 12. (多选)一列简谐横波沿x 轴的正向传播，振幅为2 cm ，周期为T .已知为t ＝0时刻波上相距50 cm 的两质点a 、b 的位移都是1 cm ，但运动方向相反，其中质点a 沿y 轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是( )A ．该列简谐横波波长可能为150 cmB ．该列简谐横波波长可能为12 cmC ．当质点b 的位移为＋2 cm 时，质点a 的位移为负D ．在t ＝5T 12时刻质点b 速度最大 解析：选ACD ．根据质点的振动方程：x ＝A sin ωt ，设质点的起振方向向上，且a 、b中间的距离小于1个波长，则b 点：1＝2sin ωt 1，所以ωt 1＝π6，a 点振动的时间比b 点长，所以由1＝2sin ωt 2，得ωt 2＝5π6，a 、b 两个质点振动的时间差：Δt ＝t 2－t 1＝5π6ω－π6ω＝2π3ω＝T 3，所以a 、b 之间的距离：Δx ＝v Δt ＝v ·T 3＝λ3.则通式为(n ＋13)λ＝50 cm ，n ＝0，1，2，3，…；则波长可以为λ＝1503n ＋1cm(n ＝0，1，2，3，…)；当n ＝0时，λ＝150 cm ，由于n 是整数，所以λ不可能为12 cm ，故A 正确，B 错误；当质点b 的位移为＋2 cm 时，即b 到达波峰时，结合波形知，质点a 在平衡位置下方，位移为负，故C 正确；由ωt 1＝π6，得t 1＝π6ω＝T 12，当t ＝T 2－t 1＝5T 12时质点b 到达平衡位置处，速度最大，故D 正确． 13．(多选)一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示，P 、Q 、M 为该横波上的三个质点，各自的横坐标位置分别为6 m 、10 m 、15 m ．从该时刻开始计时，波上质点M 的振动图象如图乙所示，则下列说法正确的是( )A ．该波波速是25 m/s ，传播方向沿x 轴负方向B ．若该波遇到另一列简谐横波并产生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为2.5 HzC ．若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m 大很多D ．从该时刻起，再经过0.4 s 质点Q 通过的路程为4 m解析：选AD ．由题图知，该波波长λ＝20 m ，T ＝0.8 s ，则v ＝λT ＝200.8m/s ＝25 m/s ，因t ＝0时刻质点M 在平衡位置向上振动，可知波的传播方向沿x 轴负方向，选项A 正确；波的频率f ＝1T＝1.25 Hz ，若该波遇到另一列简谐横波并产生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz ，选项B 错误；该波波长λ＝20 m ，若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定与20 m 相差不多或比20 m 小，选项C 错误；0.4 s ＝12T ，从该时刻起，再经过0.4 s 质点Q 通过的路程为12×4A ＝2×2 m ＝4 m ，选项D 正确． 14．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻的波形如图所示，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．(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＝15 s＝3T＋34T①又v＝λT②联立①②式，代入数据得v＝1 m/s.(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。
2020年高考物理《机械振动、机械波》专题训练卷及答案解析
2020年高考物理专题训练卷机械振动、机械波一、选择题1.一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点。
图(b)表示介质中某质点的振动图象。
下列说法正确的是________。
A ．质点Q 的振动图象与图(b)相同B ．在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t ＝0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E ．在t ＝0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大解析 t ＝T2时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点Q 在t ＝T 2时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q 的振动图象与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示，选项A 错误，D 正确；在t ＝0时刻，质点P 处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的小，质点P 的加速度比质点Q 的大，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大，选项B 错误，CE 正确。
答案 CDE2.一列机械波上的A 、B 两质点在0～0.8 s 内的振动图象分别如图(甲)、(乙)所示，A 、B 相距0.7 m ，则________。
A ．该机械波的周期一定为0.8 sB ．该机械波的波速可能为0.2 m/sC ．该机械波的波速可能为1 m/sD ．该机械波只能从A 向B 传播E ．该机械波的波长最长为5.6 m解析 由题图(甲)、(乙)可知，各质点振动周期和机械波周期相同，都是0.8 s ，A 正确；由题可知有两种情况，若如图1所示，则有⎪⎭⎫ ⎝⎛+n 81λ＝0.7 m ，解得λ＝5.61＋8n m ，v ＝λT ＝71＋8n m/s(n ＝0,1,2，…)；若如图2所示，则有⎪⎭⎫ ⎝⎛+n 81λ＝0.7 m ，解得λ＝5.67＋8n m ，v ＝λT ＝77＋8n m/s(n ＝0,1,2，…)，将0.2 m/s 和1 m/s 分别代入以上两速度表达式，n 能取大于等于0的整数时符合题意，反之不符合题意，B 错误，C 正确；若如图1所示，波由B 向A 传播，若如图2所示，从A 向B 传播，故D 错误；由以上分析可知当n ＝0时，得出两种情况下的最长波长分别为5.6 m 和0.8 m ，故E 正确。
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案1．[2023·新课标卷]船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声．声波在空气中和在水中传播时的()A．波速和波长均不同B．频率和波速均不同C．波长和周期均不同D．周期和频率均不同答案：A解析：声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系v＝λf可知，波长也不同，故A正确，B、C、D错误．故选A.2．[2024·浙江1月]如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动．以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则()A．t1时刻小球向上运动B．t2时刻光源的加速度向上C．t2时刻小球与影子相位差为πD．t3时刻影子的位移为5A答案：D解析：以竖直向上为正方向，根据图2可知，t1时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，t1时刻小球向下运动，A错误；t2时刻，光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据F回＝－kx＝ma可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，B错误；根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即t2时刻小球与影子相位差为0，C错误；根据图2可知，t3时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据光沿直线传播，光源能够在屏上留下影子的位置也处于最高点，影子位于正向最大位移处，根据几何关系有ll＋2l ＝A＋AA＋x影子，解得x影子＝5A，即t3时刻影子的位移为5A，D正确．3．[2024·吉林卷]某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示．用绿色激光照双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹．下列做法可以使相邻两条亮条纹中央间距变小的是()A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照射双缝C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离答案：A解析：由于干涉条纹间距Δx＝ldλ可知，换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮条纹中央间距Δx 变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮条纹中央间距Δx，故D错误．故选A.4．[2024·浙江1月](多选)在如图所示的直角坐标系中，xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外).在介质Ⅰ中的P(0，4λ)处有一点波源，产生波长为λ、速度为v的波．波传到介质Ⅱ中，其速度为2v.图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R 和S点，此时波源也恰好位于波峰．M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则()A ．介质Ⅱ中波的频率为2v λB. S 点的坐标为(0，－2 λ)C ．入射波与反射波在M 点相干减弱D. 折射角α的正弦值sin α＝352 答案：BD解析：波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质Ⅱ中波的频率为f ＝v λ，A 错误；在介质Ⅱ中波长为λ′＝2v f＝2 λ，由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，故S 点的坐标为(0，－2 λ)，B 正确；由于S 为波峰，且波传到介质Ⅱ中，其速度为2 v .图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，则R 也为波峰，故P 到R 比P 到O 多一个波峰，则PR ＝5λ，则OR ＝3λ，由于||MO －PM≠2n ·λ2 或(2n ＋1)λ2 (n ＝0，1，2，…)，故M 点不是减弱点，C 错误；根据n ＝λ′λ＝2 ，则n ＝sin αOR PR，解得sin α＝352 ，D 正确． 5．[2021·天津卷]一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度v ＝10 m/s ，t ＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动，下列图形中哪个是t ＝0.6 s 时的波形( )答案：B解析：由图中可以看出该波的波长为λ＝4 m ，根据v ＝λT可知该列波的周期为T ＝0.4 s ，又因为t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，当t＝0.6 s时经历了1.5 T，所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B正确．6．[2023·湖南卷]如图(a)，在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，AC＝BC＝4 m，DC＝3 m，DC垂直AB.t＝0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图(b)所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4 m．下列说法正确的是()A．这三列波的波速均为2 m/sB．t＝2 s时，D处的质点开始振动C．t＝4.5 s时，D处的质点向y轴负方向运动D．t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是6 cm答案：C解析：由图(b)的振动图像可知，振动的周期为4 s，故三列波的波速为v＝λT＝4 m4 s＝1m/s，A错误；由图(a)可知，D处距离波源C最近的距离为3 m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为t C＝DC v＝3 m1 m/s＝3 s故t＝2 s时，D处的质点还未开始振动，B错误；由几何关系可知AD＝BD＝5 m，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为t AB＝ADv＝5 m1 m/s＝5 s故t＝4.5 s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1＝t－t C ＝1.5 s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；t＝6 s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2＝t－t C＝3 s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；t＝6 s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3＝t－t AB＝1 s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰．根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y＝2A－A＝2 cm故t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是2 cm，D错误．故选C.。
机械振动、机械波光及光的本性
机械振动、机械波光及光的本性1. 机械振动机械振动是指物体在外力作用下，依靠自身的弹性恢复力而产生周期性的运动。
机械振动广泛应用于工程、物理和生物学等领域。
1.1 简谐振动简谐振动是一种特殊的机械振动，其运动方式符合简谐函数的规律。
简谐振动的特点包括周期性、可逆性、线性恢复力和相位差。
1.1.1 振动系统的描述振动系统可以通过质点的位移、速度和加速度来描述。
位移是质点离开平衡位置的距离，速度是质点运动的快慢，加速度是速度的变化率。
1.1.2 振动频率和周期振动频率是指单位时间内振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
振动周期是指完成一次完整振动所需的时间，单位为秒（s）。
频率和周期满足倒数关系，即频率等于1除以周期。
1.2 非简谐振动非简谐振动是指振幅和周期随时间变化的振动。
非简谐振动的典型例子是阻尼振动和受迫振动。
1.2.1 阻尼振动阻尼振动是振幅随时间逐渐减小的振动。
阻尼振动可以分为过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种类型，具体取决于阻尼力和弹性恢复力的相对大小。
1.2.2 受迫振动受迫振动是在外力作用下发生的振动。
外力可以是周期性的，也可以是非周期性的。
非线性受迫振动还可能出现共振现象。
2. 机械波光机械波光是指光在介质中以波动的形式传播的现象。
机械波光的传播需要介质的支持，介质可以是空气、水、玻璃等。
2.1 光的波动模型光的波动模型是描述光行为的一种理论模型。
根据波动模型，光是一种电磁波，具有波长、频率、振幅和速度等特性。
2.2 光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相互作用产生干涉现象的现象。
光的衍射是指光波通过孔径或物体边缘时发生偏折的现象。
2.3 光的折射和反射光的折射是指光波在两种介质之间传播时发生偏折的现象。
光的反射是指光波遇到物体边界时发生反射的现象。
3. 光的本性光的本性是指光作为粒子和波动的性质。
根据波粒二象性理论，光既可以看作是粒子（光子）也可以看作是波动。
3.1 光的粒子性光的粒子性主要体现在光被发射或吸收的过程中。
(完整版)机械振动和机械波测试题
高二物理选修3-4《机械振动、机械波》试题班级： 姓名： 成绩：一、选择题1．关于机械振动和机械波下列叙述正确的是：（ ） A ．有机械振动必有机械波 B ．有机械波必有机械振动C ．在波的传播中，振动质点并不随波的传播发生迁移D ．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播并不会立即停止 2.关于单摆下面说法正确的是（ ）A ．摆球运动的回复力总是由摆线的拉力和重力的合力提供的B ．摆球运动过程中经过同一点的速度是不变的C ．摆球运动过程中加速度方向始终指向平衡位置D ．摆球经过平衡位置时加速度不为零3.两个质量相同的弹簧振子，甲的固有频率是3f ．乙的固有频率是4f ，若它们均在频率为5f 的驱动力作用下做受迫振动．则（ ）A 、振子甲的振幅较大，振动频率为3fB 、振子乙的振幅较大．振动频率为4fC 、振子甲的振幅较大，振动频率为5fD 、振子乙的振幅较大．振动频率为5f 4.如图所示，水平方向上有一弹簧振子， O 点是其平衡位置，振子在a 和b 之间做简谐运动，关于振子下列说法正确的是（ ） A ．在a 点时加速度最大，速度最大 B ．在O 点时速度最大，位移最大 C ．在b 点时位移最大，回复力最大 D ．在b 点时回复力最大，速度最大5．一质点在水平方向上做简谐运动。
如图，是该质点在s 40-内的振动图象，下列叙述中正确的是（ ） A ．再过1s ，该质点的位移为正的最大值 B ．再过2s ，该质点的瞬时速度为零 C ．再过3s ，该质点的加速度方向竖直向上 D ．再过4s ，该质点加速度最大 6．一质点做简谐运动时，其振动图象如图。
由图可知，在t 1和t 2时刻，质点运动的（ ） A ．位移相同 B ．回复力大小相同C ．速度相同D ．加速度相同7．一质点做简谐运动，其离开平衡位置的位移x 与时间t 的关系如图所示，由图可知（ ）A ．质点振动的频率为4HzB ．质点振动的振幅为2cmC ．在t=3s 时刻，质点的速率最大D ．在t=4s 时刻，质点所受的合力为零8．如图所示，为一列沿x 轴正方向传播的机械波在某一时刻的图像，由图可知，这列波的振幅A 、波长λ和x=l 米处质点的速度方向分别为：（ ）4cm x /s t /x t 1t2t 00x 0-cm x /st /02-13524A．A=O.4 m λ=1m 向上B．A=1 m λ=0.4m 向下C．A=O.4 m λ=2m 向下D．A=2 m λ=3m 向上9.一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图所示，质点A的位置与坐标原点相距0.5 m，此时质点A沿y轴正方向运动，再经过0.02s将第一次达到最大位移，由此可见：（）A．这列波波长是2 mB．这列波频率是50 HzC．这列波波速是25 m／sD．这列波的传播方向是沿x轴的负方向10.如图所示，为一在水平方向传播的简谐波，已知此时质点F向下运动，则以下说法正确的是（）A．波向右传播B．质点H与F的运动方向相同C．质点C比B先回到平衡位置D．此时质点C的加速度为011．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象。
2021高考物理专题《机械振动 机械波》(含答案)
专练机械振动机械波1.一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动．可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是()A．0.5 s B．0.75 s C．1.0 s D．1.5 s2．一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sin2.5πt，位移y的单位为m，时间t的单位为s.则()A．弹簧振子的振幅为0.2 mB．弹簧振子的周期为1.25 sC．在t＝0.2 s时，振子的运动速度为零D．在任意0.2 s时间内，振子的位移均为0.1 m3.如图所示，是简谐运动的回复力随时间变化规律的图象，根据图象判断以下说法正确的是()A．0至t1时间内，质点向着远离平衡位置方向运动，速率越来越大B．t1至t2时间内，质点的加速度方向与运动方向相反C．t2至t3时间内，质点向着靠近平衡位置方向运动，速率越来越小D．t3至t4时间内，质点的加速度方向与运动方向相同4．(多选)下表中给出的是做简谐运动的物体的位移x或速度v 与时间的对应关系，T是振动周期．则下列选项中正确的是()时刻状态物理量0 14T12T34TT甲零正向最大零负向最大零乙零负向最大零正向最大零丙正向最大零负向最大零正向最大丁负向最大零正向最大零负向最大A.若甲表示位移x，则丙表示相应的速度vB．若丁表示位移x，则甲表示相应的速度vC．若丙表示位移x，则甲表示相应的速度vD．若乙表示位移x，则丙表示相应的速度v5．(多选)水平弹簧振子，每隔时间t，振子的位移总是大小和方向都相同，每隔t2的时间，振子的速度总是大小相等、方向相反，则有()A．弹簧振子的周期可能小于t2B．每隔t2的时间，振子的加速度总是相同的C．每隔t2的时间，振子的动能总是相同的D．每隔t2的时间，弹簧的长度总是相同的6．关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是()A．同一单摆，在月球表面做简谐运动的周期大于在地球表面做简谐运动的周期B．受迫振动物体的振幅与它的振动频率无关C．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同D．在波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直7.如图，沿同一弹性绳相向传播的甲、乙两列简谐横波，波长相等，振幅分别为10 cm、20 cm，在某时刻恰好传到坐标原点．则两列波相遇叠加后()A．不可能产生稳定的干涉图样B．在x＝2 m的质点振动始终减弱C．在x＝0.5 m的质点振幅为零D．坐标原点的振幅为30 cm8.(多选)图甲为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2 m 的质点．下列说法中正确的是()A．波速为0.5 m/sB．波的传播方向向右C．0～2 s时间内，P运动的路程为8 cmD．0～2 s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7 s时，P恰好回到平衡位置9.如图所示为一列简谐横波在t＝0时刻的波的图象(图中仅画出0～12 m范围内的波形)，经过Δt＝1.2 s时间，恰好第三次出现图示的波形．根据以上信息，不能得出的结论是()A．波的传播速度的大小B．Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程C．t＝0.6 s时刻质点P的速度方向D．t＝0.6 s时刻的波形10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲所示)：甲乙(1)下列说法正确的是()A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a n－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________ mm.11.设B、C为两列机械波的波源，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为y B＝0.1cos(2πt)cm和y C＝0.1cos(2πt＋π)cm，发出的波的传播方向如图中的虚线所示．它们传到P点时相遇，2 s末P点开始起振.PB＝40 cm，PC＝50 cm.试求：(1)这两列波的波长；(2)P点形成合振动的振幅．12.如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P点，且再经过1.2 s，坐标为x＝8 m的Q点开始起振，求：(1)该列波的周期T；(2)从t＝0时刻到Q点第一次达到波峰时，振源O点相对平衡位置的位移y及其所经过的路程s.练高考——找规律1．(多选)(课标Ⅰ)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m /s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是( )A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移2．(多选)(课标Ⅲ)由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20 Hz ，波速为16 m /s .已知介质中P 、Q 两质点位于波源S 的两侧，且P 、Q 和S 的平衡位置在一条直线上，P 、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m 、14.6 m ．P 、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )A ．P 、Q 两质点运动的方向始终相同B ．P 、Q 两质点运动的方向始终相反C ．当S 恰好通过平衡位置时，P 、Q 两点也正好通过平衡位置D ．当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰E ．当S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰3.(多选)(天津理综)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2t ，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图所示，则( )A ．此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C ．波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向D ．此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需时间是2 s4．(北京理综)如图所示，弹簧振子在M 、N 之间做简谐运动．以平衡位置O 为原点，建立Ox 轴．向右为x 轴正方向．若振子位于N 点时开始计时，则其振动图象为( )5．(·课标Ⅱ)一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播，波长不小于10 cm .O 和A 是介质中平衡位置分别位于x ＝0和x ＝5 cm 处的两个质点．t ＝0时开始观测，此时质点O 的位移为y ＝4 cm ，质点A 处于波峰位置；t ＝13 s 时，质点O 第一次回到平衡位置，t ＝1 s 时，质点A 第一次回到平衡位置．求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O 的位移随时间变化的关系式．6．(·课标Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x 轴正向和负向传播，波速均为v ＝25 cm /s .两列波在t ＝0时的波形曲线如图所示．求(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x坐标；(2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间．练模拟——明趋势7．(多选)(广东深圳一调)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( )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 末时质点位置在O 点与A 点之间E ．在4 s 内完成5次全振动8．(多选)(湖北孝感调研)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，周期为T.在t ＝0时的波形如图所示，波上有P 、Q 两点，其纵坐标分别为y P ＝2 cm ，y Q ＝－2 cm ，下列说法中正确的是( )A ．P 点的振动形式传到Q 点需要T 2B ．P 、Q 在振动过程中，位移的大小总相等C ．在5T 4内，P 点通过的路程为20 cmD ．经过3T 8，Q 点回到平衡位置E ．在相等时间内，P 、Q 两质点通过的路程相等9．(·湖北襄阳二联)如图所示，a 、b 、c 、d …为传播简谐横波的介质中一系列等间隔的质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m ．若某时刻向右传播的波到达a 质点，a 开始时先向上运动，经过0.2 s d 质点第一次达到最大位移，此时a 正好在平衡位置(已知质点振幅为2 cm ，a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长)．则该简谐横波在介质中的波速可能值为________ m /s ，此时质点j 的位移为________cm .10．(河北邯郸一模)图甲为一列简谐横波在t ＝0.20 s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x ＝1.0 m 处的质点，Q 是平衡位置在x ＝4.0 m 处的质点；图乙为质点Q 的振动图象．这列波的传播速度是________ m /s ，质点P 简谐运动的表达式为________．11．(辽宁名校模拟)如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若图中实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？12．(山西右玉一模)如图所示，图中的实线是一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线对应的是t＝0.5 s时的波形图．求：(1)如果波沿x轴负方向传播，且周期T>0.5 s，则波的速度多大？(2)如果波沿x轴正方向传播，且周期T满足0.3 s<T<0.5 s，则波的速度又是多大？课练 机械振动 机械波1．C由题意知，游船在做简谐运动，振动图象如图所示，根据振动方程y ＝A sin(ωt ＋φ)，结合振动图象知地面与甲板的高度差不超过10 cm 的时间有三分之一周期，故C 正确，A 、B 、D 错误．2．C 由y －t 关系式可知，弹簧振子的振幅为0.1 m ，选项A 错误；弹簧振子的周期为T ＝2πω＝2π2.5π s ＝0.8 s ，选项B 错误；在t ＝0.2s 时，y ＝0.1 m ，即振子到达最高点，此时振子的运动速度为零，选项C 正确；只有当振子从平衡位置或者从最高点(或最低点)开始计时时，经过T /4＝0.2 s ，振子的位移才为0.1 m ，选项D 错误．3．D 由图知，0至t 1时间内，回复力变大，位移增大，故质点远离平衡位置，速率减小，所以选项A 错误；t 1至t 2时间内，回复力减小，故位移减小，质点向平衡位置加速运动，加速度方向与运动方向相同，所以选项B 错误；t 2至t 3时间内，回复力增大，所以位移增大，质点远离平衡位置，速率减小，所以选项C 错误；t 3至t 4时间内，回复力减小，所以位移减小，质点向平衡位置做加速运动，加速度方向与运动方向相同，所以选项D 正确．4．AB 先讨论选项A ：当t ＝0时，位移为零，这时速度为正向最大，当t ＝14T 时，甲的位移为正向最大，这时速度为零．由此可知，若甲表示位移，丙表示相应速度，满足简谐运动规律，故A 正确．同样可推出B 正确，C 、D 错误．5．AC 由题意可知，t ＝nT ，n 可以是1,3，…，当n ＝1时，T＝t ；当n ＝3时，T ＝t 3<t 2，选项A 正确．讨论B 、C 、D 时，以t ＝T为例．每隔T 2时间，振子的位置关于平衡位置对称，振子的加速度大小总是相等，方向总是相反，振子的动能总是相同，弹簧的长度不相同，选项C 正确，选项B 、D 错误．6．A根据单摆的周期公式T ＝2π l g ，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以A 正确；做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率时振幅最大，振幅与振动频率间的关系如图所示，所以B 错误；机械波的传播速度由介质决定，故在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度相同，所以C 错误；在纵波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向在一条直线上，所以D 错误．7．D 由图可知，两波的波长相等，又波速相等，则频率相等，能发生干涉，能产生稳定的干涉图样，故A 错误；两列波相遇后，在叠加区域x ＝2 m 的质点，振动方向相同，则振动始终加强，故B 错误；两列波在x ＝0.5 m 的质点振动方向相反，则振幅为两列波的振幅之差，即为10 cm ，故C 错误；根据矢量叠加原则，两列波在原点振动方向相同，则原点的振幅为两列波的振幅之和，即为30 cm ，故D 正确．8．ACE 由振动图象知，周期T ＝4 s ，由波的图象知，波长λ＝2 m ，波速v ＝λT ＝0.5 m/s ，A 正确；又由振动图象知，x ＝1.5 m处的质点在t ＝2 s 时在平衡位置且向下振动，则波应该向左传播，B 错误；则0～2 s 内P 运动的路程为8 cm ，C 正确；由于t ＝2 s 时的波形如题图甲，则0～2 s 内P 向y 轴负方向运动，D 错误；Δt ＝7 s ＝134T ，P 质点恰好回到平衡位置，E 正确．9．C 由波的图象读出波长λ＝8 m ．因为经过整数倍周期，图象重复，所以根据经过1.2 s 该波形恰好第三次出现，得到2T ＝1.2 s ，则周期T ＝0.6 s ，由公式λ＝v T 确定出波速v ＝403 m/s ，A 不符合题意；质点经过一个周期，通过的路程是四个振幅，则经过1.2 s ，即两个周期，质点P 通过的路程是s ＝8A ＝80 cm ，B 不符合题意；由于波的传播方向不确定，P 点的速度方向不确定，C 符合题意；t ＝0.6 s 时的波形图与图示时刻相差一个周期，波形确定，D 不符合题意．10．解题思路：(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，A 项错误；测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，s ，频率f ＝1T ＝0.6 Hz ，波长λ＝v T ＝1.8×53 m ＝3 m ，故B 错、C 正确．2．BDE 由波速公式：v ＝λf 得λ＝v f ＝0.8 m ，L SP ＝15.80.8λ＝1934λ，L SQ ＝14.60.8λ＝1814λ，由波动的周期性，采用“去整留零”的方法，可在波形图上标出S 、P 、Q 三点的位置，如图所示，由图可知，P 、Q 两点的运动方向始终相反，A 项错误、B 项正确；S 在平衡位置时，P 、Q 一个在波峰，一个在波谷，C 项错误；当S 恰通过平衡位置向上运动时，P 在波峰，Q 在波谷，反之则相反，故D 、E 项正确．3．AB 由波源振动表达式可知ω＝π2，而ω＝2πT ，所以T ＝4 s ，由波形图知λ＝8 m ，波速v ＝λT ＝2 m/s ，Δx ＝v ·Δt ＝12 m ，故A 项正确；经过Δt ′＝3 s ，波向前传播的距离为Δx ′，Δx ′＝v ·Δt ′＝6 m ，画出这一时刻的波形图如图中虚线所示，由图可知，M 点振动方向沿y 轴正方向，B 项正确； 在波的传播过程中，各质点的起振方向都与波源的起振方向相同，可得波源起振方向沿y 轴正方向，C 项错误；此时M 点在y ＝3 m处且沿y 轴负方向振动，第一次到达y ＝－3 m 处所用时间小于T 2，故D 项错误．4．A 振子在N 点时开始计时，其位移为正向最大，并按正弦规律变化，故选项A 正确．5．解题思路：(1)设振动周期为T .由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T ＝4 s ①由于质点O 与A 的距离5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传动到波谷的时间大于T 8，再从波谷运动到平衡位置的时间为T 4，所以经过38T ，Q 点没有回到平衡位置，故D 错误．由于P 、Q 两点的振动步调总是相反，所以在相等时间内，P 、Q 两质点通过的路程相等，故E 正确．9．解题思路：由题意可知介质中质点起振方向向上，所以d 质点第一次达到最大位移时处于波峰位置，又a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长，则可知a 、d 间的波形如图所示有两种情况：图甲：x ad ＝14λ甲t ＝12T 甲v 甲＝λ甲T 甲 解得v 甲＝3 m/s图乙：x ad ＝34λ乙t ＝T 乙v 乙＝λ乙T 乙解得v 乙＝2 m/s结合甲、乙两图可知此时质点j 还没有起振，所以位移为零． 答案：3或2 010．解题思路：由图可知波长λ＝8 m ，周期T ＝0.2 s ，则波的传播速度v ＝λT ＝40 m/s ，ω＝2πT ＝10π rad/s ，由图甲、乙可知波沿x 轴。
2024——2025年高考物理一轮复习机械振动与机械波专练(含解析)
2024——2025年高考物理一轮复习机械振动与机械波专练一、单选题（本大题共5小题）1．如图甲，O 点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O 点之间。
现将摆球拉到A 点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A 、C 之间来回摆动，其中B 点为运动中的最低位置，图乙表示细线对摆球的拉力大小F 随时间t 变化的曲线，图中为摆球从A 点开始运动的时刻，g 取。
下列说法正确的是（ ）A ．单摆的振动周期B ．摆长C ．摆球的质量D ．摆球运动过程中的最大速度2．一列简谐横波沿轴正方向传播，图1是波传播到的M 点时的波形图，图2是质点N （）从此时刻开始计时的振动图像，Q 是位于处的质点。
下列说法正确的是（ ）A ．这列波的传播速度是B ．时质点Q 首次到达波峰位置C ．P 点的振动方程为D ．该简谐横波的起振方向为y 轴正方向3．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A 、E 摆长相等。
先让A 摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则（ ）0t =210m /s 0.2πs0.1m0.05kg /s x 5m x =3m x =10m =x 1.25m /s8s t =()1110sin cm 22x t ππ⎛⎫=- ⎪⎝⎭A ．其它各摆振动振幅与摆动周期均与A 摆相同B ．其它各摆振动振幅大小相同，但摆动周期不同C ．其它各摆振动振幅大小不相同，E 摆振幅最大D ．其它各摆振动周期大小不同，D 摆周期最大4．如图所示，波长和振幅分别为和的简谐横波沿一条直线传播，两点的平衡位置相距。
某一时刻在a 点出现波峰，从此时刻起再经过0.2秒在b 点第一次出现波峰，则（ ）A ．若波由a 向b 传播，波的传播速度为B ．若波由b 向a 传播，波的传播速度为C ．从b 点出现波峰开始计时，内质点b 经过的路程可能为D ．从b 点出现波峰开始计时，末质点b 可能处在波谷的位置5．汽车主动降噪系统是一种能够自动减少车内噪音的技术，在汽车行驶过程中，许多因素都会产生噪音，系统会通过车身的声学反馈技术，通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消，从而减少车内噪音。
高考物理二轮复习专题训练机械振动和机械波
机械振动和机械波一、单选题1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。
波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。
则以下说法中正确的是（）A．质点P的振幅为0.05mB．波的频率可能为7.5HzC．波的传播速度可能为50m/sD．在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动2．如图所示，一质点做简谐运动，O点为平衡位置，质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时1s，质点通过N点后再经过1s又第2次通过N点，在这2s内质点通过的总路程为12cm。
则质点的振动周期和振幅分别为（）A．3s，6cm B．4s，9cmC．4s，6cm D．2s，8cm3．两列振幅为A、波长相同的平面简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播，如图所示为某一时刻的波形图，其中实线为向右传播的波，虚线为向左传播的波，a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。
两列波传播的过程中，下列说法中正确的是（）A．质点b、d始终静止不动B．质点a、b、c、d、e始终静止不动C．质点a、c、e始终静止不动D．质点a、c、e以振幅A做简谐运动4．处于同一水平面的振源S1和S2做简谐运动，向四周分别发出两列振幅均为A的简谐横波，波在同一区域传播，形成如图所示稳定的干涉图样。
图中实线表示波峰，虚线表示波谷，N点为波峰与波谷相遇点，M点为波峰与波峰相遇点。
下列说法不正确的是（）A．两个振源S1和S2的振动频率一定相同B．M点为振动加强点，其振幅为AC．N点始终处在平衡位置D．从图示时刻开始经过四分之一周期，M、N两点竖直高度差为05．如图所示为某时刻的两列简谐横波在同种介质中沿相同方向传播的波形图，此时质点P的运动方向如图所示，已知质点P在a波上，质点Q在b波上，则下列说法错误的是（）A．两列波具有相同的波速B．此时质点Q正沿y轴正方向运动C．一个周期内，质点Q沿x轴前进的距离是质点P的1.5倍D．在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动6．如图所示，甲质点在x1轴上做简谐运动，O1为其平衡位置，A1、B1为其所能达到的最远处。
高考物理专练题机械振动与机械波(试题部分)
高考物理专练题机械振动与机械波考点一机械振动1.[2020届河南中原大联考,34(1)](多选)如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5 cm。
若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是()A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是2s,振幅是5cmC.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30cmE.振子从B到O的时间与从O到C的时间相等答案BDE2.(2019陕西二检,15)(多选)下列关于机械振动的有关说法正确的是()A.简谐运动的回复力是按效果命名的力B.振动图像描述的是振动质点的轨迹C.受迫振动的频率等于驱动力的频率D.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,振幅最大E.机械振动的振动能量对外传播时不需要依赖介质答案ACD3.[2019四川攀枝花二模,34(2)]弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2s时刻,振子速度第一次变为-v;在t=0.5s时刻,振子速度第二次变为-v。
①求弹簧振子的振动周期T;②若B、C之间的距离为25cm,求振子在4s内通过的路程;③若B、C之间的距离为25cm,从平衡位置开始计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。
答案①1s②200cm=2πrad/s③根据x=A sinωt,A=12.5cm,ω=2πT得x=12.5sin2πt(cm)振动图像如图所示。
考点二机械波1.[2019江西红色七校二模,34(1)](多选)一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如图所示,此时刻质点P的位移为5cm,质点Q位于x=4m处。
从t=0时刻开始计时,当t=16.5s时质点Q刚好第3次到达波峰。
下列说法正确的是()A.该波的振动周期为4sB.该波的传播速度为4m/s3C.t=3s时质点P沿y轴负方向运动D.0~30s内质点Q通过的路程为2mE.0~3s内质点P通过的路程为10cm答案BCD2.(多选)图(a)为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1m处的质点,Q是平衡位置在x=4 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是()A.波向左传播B.波速为40m/sC.t=0.1s时,质点P向y轴正方向运动D.从t=0到t=0.05s,质点P运动的路程为20cmE.从t=0到t=0.25s,质点Q运动的路程为50cm答案BCE3.(多选)图甲是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图,图乙是质点N(x=3m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=10m处的质点,下列说法正确的是()A.这列波的波长是5mB.这列波的传播速度是1m/sC.当Q点开始振动时,M点位于波谷D.质点Q在6s时,第一次到达波峰E.这列简谐波由M点传播到Q点需要5s答案BCE方法1 判断波的传播方向和质点的振动方向的方法1.(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4m处的质点。
高考物理厦门力学知识点之机械振动与机械波专项训练解析附答案
高考物理厦门力学知识点之机械振动与机械波专项训练解析附答案一、选择题1．如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )A．振子的振动周期等于t1B．在t＝0时刻，振子的位置在a点C．在t＝t1时刻，振子的速度为零D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动2．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）A．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。
B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。
C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。
D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。
3．如图所示，S是x轴上的上下振动的波源，振动频率为10Hz.激起的横波沿x轴向左右传播，波速为20m/s.质点a、b与S的距离分别为36.8m和17.2m，已知a和b已经振动.若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，则该时刻下列判断中正确的是A．b位于x轴上方，运动方向向下B．b位于x轴下方，运动方向向上C．a位于x轴上方,运动方向向上D．a位于x轴下方，运动方向向上4．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（）A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同D．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同5．目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz～1000 MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是（）A．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m～150m之间B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播D．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离6．如图所示，一单摆在做简谐运动，下列说法正确的是A．单摆的幅度越大，振动周期越大B．摆球质量越大，振动周期越大C．若将摆线变短，振动周期将变大D．若将单摆拿到月球上去，振动周期将变大7．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动．下列判断正确的是（）A．振子从O向N运动的过程中位移不断减小B．振子从O向N运动的过程中回复力不断减小C．振子经过O时动能最大D．振子经过O时加速度最大8．下列说法正确的是（）A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短9．下列说法中正确的是（）A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射C．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于自身的固有频率D．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故10．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零。
高考二轮复习 机械振动与机械波 光(答案附后面)
第15讲机械振动与机械波光1．声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00 s．桥的长度为________m．若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍．2．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图1中实线和虚线所示．已知该波的周期T>0.20 s．下列说法正确的是()A．波速为0.40 m/sB．波长为0.08 mC．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷D ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.12 s 时位于波谷E ．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m3．一列简谐横波在t ＝13 s 时的波形图如图2(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)是质点Q 的振动图象．求： (1)波速及波的传播方向； (2)质点Q 的平衡位置的x 坐标．4．如图3，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束红光垂直AB 边射入，从AC 边上的D 点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D 点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.5．如图4，△ABC 是一直角三棱镜的横截面，∠A ＝90°，∠B ＝60°.一细光束从BC 边的D 点折射后，射到AC 边的E 点，发生全反射后经AB 边的F 点射出．EG 垂直于AC 交BC 于G ，D 恰好是CG 的中点．不计多次反射． (1)求出射光相对于D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？6．如图5，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O 点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D 点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)考点1机械振动和机械波1．波的传播问题(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致．(2)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移．(3)沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离．2．波的叠加问题(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为该点到两波源的路程差Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋λ2.两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋λ2，振动减弱的条件为Δx＝nλ.(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大．3．波的多解问题(1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能．(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播两种可能性．一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波长λ≥80 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝40 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移y＝－8 cm，质点A处于y＝－16 cm的波谷位置；t＝0.5 s时，质点O第一次回到平衡位置，而t＝1.5 s时，质点A第一次回到平衡位置．求：(1)这列简谐横波的周期T、波速v和波长λ；(2)质点A振动的位移y随时间t变化的关系式．(多选)波速均为1.0 m/s的两列简谐横波，分别从波源x＝0、x＝12 m处沿x轴相向传播t＝0时的波形图如图6所示．下列说法正确的是()A．两列波的频率均为0.25 HzB．t＝0.2 s时，两列波相遇C．两列波相遇过程中，x＝5 m处和x＝7 m处的质点振动加强D．t＝3 s时，x＝6 m处的质点位移达到最大值E．当波源从x＝0处沿x轴正方向运动时，在x＝12 m处的观察者观察到该简谐横波的频率变大1．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，图7甲是t＝1 s时的波形图，图乙是x＝3 m处质点的振动图象，则下列说法中正确的是()A．该波沿x轴正方向传播B．该波的传播速度大小为2 m/sC．t＝1 s时，x＝3 m处的质点沿y轴负方向运动D．t＝0时，x＝1 m处的质点沿y轴正方向运动E．图甲波形图的振幅与图乙振动图象的振幅相等2．(多选)如图8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＝0.2 s时刻的波形图，已知该波的波速是0.8 m/s，则下列说法正确的是()A．这列波的波长是12 cmB．这列波的周期是0.15 sC．这列波一定是沿x轴正方向传播的D．从t＝0时刻开始，x＝5 cm处的质点经0.1 s振动到波峰E．每经过0.15 s介质中的质点就沿x轴移动12 cm3．(多选)如图9所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰．虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm.波速为2 m/s ，波长为8 cm ，E 点是B 、D 和A 、C 连线的交点．下列说法中正确的( ) A ．A 、C 两处两质点是振动减弱的点B ．B 、D 两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cmC ．E 处质点是振动减弱的点D ．经0.02 s ，B 处质点通过的路程是8 cmE ．经0.01 s ，D 处质点的位移为零考点2 光的折射和全反射1．三个公式 (1)折射率：n ＝sin θ1sin θ2(2)n ＝c v(3)临界角：sin C ＝1n2．光的折射和全反射题型的分析思路(1)根据题意严格作出光路图，有时需分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象． (2)明确两介质折射率的大小关系 ①若光疏→光密：定有反射、折射光线．②若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射．(3)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系(充分考虑三角形、圆的特点)，联立求解．玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如图10所示，圆心为O，A为圆柱面的顶点．两束单色红光分别按如图所示方向沿截面入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°；光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对该红光的折射率n＝ 3.求：(1)两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；(2)若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？如图11所示，一个立方体玻璃砖的边长为a，折射率n＝1.5，立方体中心有一个小气泡．为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，则每张纸片的最小面积为多少？\\如图12是某透明材料做的球壳，内表面涂上特殊物质，使照射到内表面的光能被全部吸收，通过实验发现，当内、外表面的半径分别是R、2R时，无论怎样改变点光源S距球心O的距离，S射向球壳的光均恰好全部被内表面吸收，已知真空中光速为c，求：(1)透明材料的折射率；(2)当光源S距离球心O为5R时，光源S射向球壳的光从S点到达内表面的最短时间．4.如图13所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率n＝ 2.求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次从BC边和AB边射入空气所经历的时间分别为多少？(设光在真空中的传播速度为c)5．如图14所示，半圆形玻璃砖的半径R＝2 3 cm，折射率为n＝3，直径AB与屏垂直并接触于A点．激光a以入射角i＝30°射向半圆形玻璃砖的圆心O，结果在水平屏MN上出现两个光斑．(1)求两个光斑之间的距离；(2)改变入射角，使屏MN上只剩一个光斑，求此光斑与A点的最大距离．6．如图15所示，真空中两细束平行单色光a 和b 从一透明半球的左侧以相同速率沿半球的平面方向向右移动，光始终与透明半球的平面垂直．当b 光移动到某一位置时，两束光都恰好从透明半球的左侧球面射出(不考虑光在透明半球中多次反射后再射出球面)．此时a 和b 都停止移动，在与透明半球的平面平行的足够大的光屏M 上形成两个小光点．已知透明半球的半径为R ，对单色光a 和b 的折射率分别为n 1＝233和n 2＝2，光屏M 到透明半球的平面的距离为L ＝(12＋32)R ，不考虑光的干涉和衍射，真空中光速为c .求：(1)两细束单色光a 和b 的距离d ；(2)两束光从透明半球的平面入射直至到达光屏传播的时间差Δt .考点3 光的波动性 电磁波1．波的特性机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象，偏振现象是横波的特有现象．要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件． 2．稳定干涉条件与特点(1)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，干涉条纹间距Δx ＝ld λ.(2)干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线处为振动加强处；实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处．振动加强点有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得振动剧烈． 3．狭义相对论的重要结论 (1)在任何惯性系中观察光速均为c . (2)相对观测者运动的物体长度变短．(3)相对观测者运动的时钟变慢．7．(多选)下列说法正确的是()A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景像更清晰，这是利用了光的偏振原理C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了D．用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应E．太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带8．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空和介质中的传播速度相同B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，更容易产生显著的衍射现象D．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失E．发射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传输也可以通过光缆传输9．(多选)下列说法正确的有()A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性B．相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关C．声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小D．在光的双缝干涉实验中，若只将入射光由绿光改为紫光，则条纹间距变窄10．(多选)下列说法正确的是()A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移B．当波源与观察者相互远离时，观察到的波频率变小C．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的E．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到a光的相邻亮条纹间距比b光的小，则水对a光的折射率比对b光的大1．(多选)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度E．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向2．(多选)下列说法正确的是()A．竖直的弹簧振子的回复力，由弹簧的弹力提供B．单摆振动的周期，一定等于它的固有周期C．机械波从一种介质进入另一种介质，如果波速变大，波长一定变大D．在干涉现象中，振动加强点的位移可能比振动减弱点的位移小E．发生多普勒效应时，波源发出的波的频率并没有发生变化3．(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是()A．一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移的平方成正比而且方向与位移相反，就能判定它是简谐运动B．如果测出单摆的摆长l、周期T，作出l－T2图象，图象的斜率就等于重力加速度g的大小C．当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率等于系统的固有频率，受迫振动的振幅最大D ．游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质时频率并不改变E ．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，例如：交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度4．(多选)如图1所示为两个频率相同、振幅均为A 的相干波源在水面上传播产生的干涉现象，其中实线和虚线分别表示两列波的波峰和波谷，t ＝0时刻M 是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是( )A ．如果两个波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象B ．质点P 和质点M 在图示时刻的高度差为2AC ．质点Q 、M 是振动加强点，再过半个周期，质点P 、N 也成为振动加强点D ．质点M 振动一个周期，其路程为8AE ．若质点M 振动的频率为2.5 Hz ，则从图示时刻起经1.7 s 后质点M 的运动方向竖直向下 5．(多选)一列简谐横波在t ＝0时刻的图象如图2甲所示，平衡位置位于x ＝15 m 处的A 质点的振动图象如图乙所示，下列说法中正确的是( ) A ．这列波沿x 轴负方向传播 B ．这列波的波速是53m/sC ．从t ＝0开始，质点P 比质点Q 晚0.4 s 回到平衡位置D ．从t ＝0到t ＝0.1 s 时间内，质点Q 加速度越来越小E ．从t ＝0到t ＝0.6 s 时间内，质点A 的位移为4 m6．(多选)一列横波沿x 轴传播，某时刻的波形如图3所示，质点A 的平衡位置与坐标原点O 相距0.4 m ，此时质点A 沿y 轴正方向运动，经过0.1 s 第一次到达最大位移处．由此可知( ) A ．这列波沿x 轴正方向传播 B ．这列波的波长为0.8 m C ．这列波的波速为4 m/s D ．这列波的频率为2.5 HzE ．0.15秒内A 质点走过的路程为0.3 m7．(多选)如图4，A 、B 为振幅相同的相干波源，且向外传播过程中振幅衰减不计，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述正确的是( ) A ．Q 点始终处于波峰位置 B ．R 、S 两点始终处于静止状态 C ．P 、Q 连线上各点振动始终最强D ．P 点在图中所示的时刻处于波谷，再过14周期处于平衡位置E ．如果A 、B 两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象8．图5甲为一列简谐横波在t ＝0.05 s 时刻的波动图象，图乙为介质中平衡位置在x ＝2 m 处的M 点的振动图象．则这列波沿x 轴__________(填“正”或“负”)方向传播，其波速为________ m/s ，再经过0.15 s ，平衡位置在x ＝1 m 处的N 质点的运动方向沿y 轴______(填“正”或“负”)方向．9.如图6所示为某种材料做成的透明光学器件的横截面，AB 为半径为R 的四分之一圆弧，O 为圆心．一束单色平行光垂直OA 面入射，器件对该单色光的折射率为n ＝ 3.点C 、D 位于OA 表面上．OC ＝R2，从C 点入射的光线从AB 弧面上的E 点射出，出射角为β，从D 点入射的光线经AB 弧面一次反射后直接到达B 点．求： (1)β角的大小；(2)通过计算说明从D 点入射的光能否在AB 弧面发生全反射？10.如图7所示为某直角三棱镜的横截面，∠A ＝30°，一单色光甲水平向右垂直AB 边射入棱镜，光线刚好不能从BC 面射出，而是从AC 面射出(不考虑棱镜内部经AC 面反射的光线)．已知光在真空中的传播速度为c . (1)求甲光从AC 面射出时的折射角的正弦sin α；(2)若将上述甲光改为在棱镜中的传播速度v ＝43c9的单色光乙，其他条件不变，求乙光从AC面射出时的折射角的正弦sin α′.11．如图8所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率为2的透明液体，容器底部正中央O 点处有一点光源S ，平面镜MN 与水平底面成45°角放置．若容器高为2 dm ，底面半径为(1＋3) dm ，OM ＝1 dm.在容器中央正上方离液面1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度．(不考虑容器侧壁和液面的反射)第15讲机械振动与机械波光1．声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00 s ．桥的长度为________m ．若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍．【考点定位】 波的传播、波速与波长关系 【难度】 中等 答案 36524517解析 设声波在钢铁中的传播时间为t ，由L ＝v t 知， 340(t ＋1.00)＝4 900t ，解得t ＝17228 s ，则桥长L ≈365 m声波在传播过程中频率不变，根据v ＝λf 知，声波在钢铁中的波长λ′＝v 铁λv 声＝24517λ.2．(多选)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝0和t ＝0.20 s 时的波形分别如图1中实线和虚线所示．已知该波的周期T >0.20 s ．下列说法正确的是( )图1A ．波速为0.40 m/sB ．波长为0.08 mC ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.70 s 时位于波谷D ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.12 s 时位于波谷E ．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m 【考点定位】 波动图象、波的传播 【难度】 中等 答案 ACE解析 因周期T >0.20 s ，故波在Δt ＝0.20 s 内传播的距离小于波长λ，由题图可知传播距离Δx ＝0.08 m ，故波速v ＝Δx Δt ＝0.40 m/s ，A 对；由题图可知波长λ＝0.16 m ，B 错；由v ＝λT 得，波的周期T ＝λv ＝0.4 s ，根据振动与波动的关系知t ＝0时，x ＝0.08 m 的质点沿＋y 方向振动，t ＝0.7 s ＝134T ，故此时该质点位于波谷．因为14T <0.12 s<T2，此时质点在x 轴上方沿－y 方向振动，C 对，D 错；根据λ＝v T 得波速变为0.80 m/s 时波长λ＝0.32 m ，E 对．3．一列简谐横波在t ＝13 s 时的波形图如图2(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)是质点Q 的振动图象．求： (1)波速及波的传播方向； (2)质点Q 的平衡位置的x 坐标．图2【考点定位】 波动图象与振动图象、波的传播 【难度】 中等答案 (1)18 cm/s 沿x 轴负方向传播 (2)9 cm 解析 (1)由题图(a)可以看出，该波的波长为 λ＝36 cm ①由题图(b)可以看出，周期为 T ＝2 s ②波速为v ＝λT＝18 cm/s ③由题图(b)知，当t ＝13 s 时，Q 点向y 轴正方向运动，结合题图(a)可得，波沿x 轴负方向传播．(2)设质点P 、Q 平衡位置的x 坐标分别为x P 、x Q .由题图(a)知，x ＝0处y ＝－A2＝A sin (－30°)，因此 x P ＝30°360°λ＝3 cm ④ 由题图(b)知，在t ＝0时Q 点处于平衡位置，经Δt ＝13 s ，其振动状态向x 轴负方向传播至P 点处，由此及③式有x Q －x P ＝v Δt ＝6 cm ⑤由④⑤式得，质点Q 的平衡位置的x 坐标为 x Q ＝9 cm ⑥4．如图3，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束红光垂直AB 边射入，从AC 边上的D 点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D 点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.图3【考点定位】 光的折射、光的色散 【难度】 较易 答案3 大于解析 根据光路的可逆性，在AC 面，入射角为60°时，折射角为30°. 根据光的折射定律有n ＝sin 60°sin 30°＝ 3.玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，沿同一路径入射时，入射角仍为30°不变，对应的折射角变大，因此折射角大于60°.5．如图4，△ABC 是一直角三棱镜的横截面，∠A ＝90°，∠B ＝60°.一细光束从BC 边的D 点折射后，射到AC 边的E 点，发生全反射后经AB 边的F 点射出．EG 垂直于AC 交BC 于G ，D 恰好是CG 的中点．不计多次反射．图4(1)求出射光相对于D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ 【考点定位】 光的折射与全反射、折射率 【难度】 中等答案 (1)60° (2)233≤n <2解析 (1)光线在BC 面上折射，由折射定律有 sin i 1＝n sin r 1①式中，n 为棱镜的折射率，i 1和r 1分别是该光线在BC 面上的入射角和折射角．光线在AC 面上发生全反射，由反射定律有i 2＝r 2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角．光线在AB面上发生折射，由折射定律有n sin i3＝sin r3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全发射，有n sin i2≥n sin C>n sin i3⑦式中C是全反射临界角，满足n sin C＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为233≤n<2⑨6．如图5，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D 点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)图5【考点定位】光的折射与全反射【难度】中等答案 3解析过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角．设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n sin α＝sin β式中n为三棱镜的折射率．由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OE sin ∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3⑦分析近几年的高考试题，在考查机械波的形成和传播时，往往以考查振动图象和波动图象为主，主要涉及的知识为波速、波长和频率(周期)的关系，光学部分以考查光的折射定律和全反射等知识为主.考点1机械振动和机械波1．波的传播问题(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致．(2)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移．(3)沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离．2．波的叠加问题(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为该点到两波源的路程差Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋λ2.两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋λ2，振动减弱的条件为Δx＝nλ.(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大．3．波的多解问题(1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能．(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播两种可能性．一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波长λ≥80 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝40 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移y＝－8 cm，质点A处于y＝－16 cm的波谷位置；t＝0.5 s时，质点O第一次回到平衡位置，而t＝1.5 s 时，质点A第一次回到平衡位置．求：(1)这列简谐横波的周期T、波速v和波长λ；(2)质点A振动的位移y随时间t变化的关系式．答案见解析解析(1)由于质点A在0到1.5 s内由负方向最大位移处第一次回到平衡位置，经历的时间是四分之一周期，故振动周期为T＝6.0 s；由于质点O、A距离d＝0.40 m小于半个波长，且波沿x轴正方向传播，O在t＝0.5 s时回到平衡位置，而t＝1.5 s时A紧接着回到平衡位置，可知波从O传到A的时间为Δt＝1.0 s故此简谐横波的传播速度：v＝dΔt＝0.40 m/s根据波长、波速和周期的关系，可得该波的波长 λ＝v T ＝2.4 m(2)设质点A 的位移随时间变化的关系式为： y ＝A cos ⎝⎛⎭⎫2πT t ＋φ0＝A cos ⎝⎛⎭⎫π3t ＋φ0 已知t ＝0时，y ＝－0.16 m ，有y ＝A cos φ0＝－0.16 m t ＝1.5 s 时，y ＝0， 有y ＝A cos ⎝⎛⎭⎫π2＋φ0＝0联立解得：φ0＝π rad ，A ＝0.16 m 因此质点A 的位移随时间变化的关系为： y ＝0.16cos ⎝⎛⎭⎫π3t ＋π(m) 或y ＝0.16sin ⎝⎛⎭⎫π3t ＋3π2(m)．(多选)波速均为1.0 m/s 的两列简谐横波，分别从波源x ＝0、x ＝12 m 处沿x 轴相向传播t ＝0时的波形图如图6所示．下列说法正确的是( )图6A ．两列波的频率均为0.25 HzB ．t ＝0.2 s 时，两列波相遇C ．两列波相遇过程中，x ＝5 m 处和x ＝7 m 处的质点振动加强D ．t ＝3 s 时，x ＝6 m 处的质点位移达到最大值E ．当波源从x ＝0处沿x 轴正方向运动时，在x ＝12 m 处的观察者观察到该简谐横波的频率变大 答案 ADE解析 两列波的波长均为λ＝4 m ，由v ＝λf 得f ＝v λ＝0.25 Hz ，故A 正确．t ＝x 2v ＝42×1 s ＝2 s 时，两列波相遇，故B 错误．两列波相遇过程中，x ＝5 m 处和x ＝7 m 处的质点波峰与波谷相遇，振动减弱，故C 错误．两波的周期为T ＝1f ＝4 s ，t ＝2 s 时，两列波在x ＝6 m 处相遇，x ＝6 m处质点向下振动，再经过1 s ＝T4，即t ＝3 s 时，该质点到达波谷，位移达到最大值，故D 正确．当波源从x ＝0处沿x 轴正方向运动时，波源与x ＝12 m 处的观察者间的距离缩短，产生多普勒效应，则知在x ＝12 m 处的观察者观察到该简谐横波的频率变大，故E 正确．1．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，图7甲是t＝1 s时的波形图，图乙是x＝3 m处质点的振动图象，则下列说法中正确的是()图7A．该波沿x轴正方向传播B．该波的传播速度大小为2 m/sC．t＝1 s时，x＝3 m处的质点沿y轴负方向运动D．t＝0时，x＝1 m处的质点沿y轴正方向运动E．图甲波形图的振幅与图乙振动图象的振幅相等答案BDE解析由图象可知t＝1 s时，x＝3 m处的质点沿y轴正方向振动，可知该波沿x轴负方向传播，选项A、C错误；因λ＝4 m，T＝2 s，则v＝λT＝2 m/s，选项B正确；因t＝1 s时x＝1 m 处的质点在平衡位置向y轴负方向振动，可知t＝0时，x＝1 m处的质点沿y轴正方向运动，选项D正确；由波动图象和振动图象的特点可知，选项E正确．2．(多选)如图8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＝0.2 s时刻的波形图，已知该波的波速是0.8 m/s，则下列说法正确的是()图8A．这列波的波长是12 cmB．这列波的周期是0.15 sC．这列波一定是沿x轴正方向传播的D．从t＝0时刻开始，x＝5 cm处的质点经0.1 s振动到波峰E．每经过0.15 s介质中的质点就沿x轴移动12 cm答案ABD3．(多选)如图9所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰．虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm.波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点．下列说法中正确的()。
2023届新高考物理二轮专题训练13：机械振动与机械波(含答案解析)
专题训练13 机械振动与机械波一、选择题（第1～6题为单选题，第7～10题为多选题）1．一个弹簧振子，在光滑水平面上做简谐运动，如图所示，当它从左向右恰好经过平衡位置时，与一个向左运动的钢球发生正碰，已知碰后钢球沿原路返回，并且振子和钢球不再发生第二次碰撞。
则下面的情况中不可能出现的是（）A．振子继续作简谐振动，振幅和周期都不改变B．振子继续作简谐振动，振幅不变而周期改变C．振子继续作简谐振动，振幅改变而周期不变D．振子停止运动2．如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是（）A．甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长B．甲摆的机械能比乙摆的大C．在t＝1 s时有正向最大加速度的是乙摆D．由图象可以求出当地的重力加速度3．如图是某横波的波形图，实线表示某时刻的波形，虚线表示0.2 s后的波形图，以下说法正确的是（）A．若波向左传播，则它传播的距离可能是5 mB．若波向右传播，则它的最大周期是0.8 sC．若波向左传播，则它的波速可能是45 m/sD．若波速为35 m/s，则波的传播方向向右4．飞力士棒（Flexi－bar）是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有效加强躯干肌肉功能的训练器材。
标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄，两端负重头，用一根PVC软杆连接，质量为508 g，长度为1.525 m，棒的固有频率为4.5 Hz，如图所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识正确的是（）A．使用者用力越大飞力士棒振动越快B．随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大C．双手驱动该飞力士棒每分钟振动270次全振动，会产生共振D．负重头质量相同，同样材料的PVC杆缩短，飞力士棒的固有频率不变5．如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，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像。
下列说法不正确的是（ ）A ．这列波沿x 轴正方向传播B ．这列波的传播速度是20 m/sC ．经过0.1 s ，质点Q 的运动方向沿y 轴负方向D ．经过0.35 s ，质点Q 距平衡位置的距离大于质点P 距平衡位置的距离 6．如图甲所示，在同一介质中，波源为1S 与2S 频率相同的两列机械波在0t =时刻同时起振，波源1S 的振动图像如图乙所示；波源为2S 的机械波在0.25s t =时波的图像如图丙所示。
(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】
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 B 2．两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 1、v 2(v 1＞v 2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f 1、f 2和A 1、A 2，则( )．答案 CA ．f 1＞f 2，A 1＝A 2B ．f 1＜f 2，A 1＝A 2C ．f 1＝f 2，A 1＞A 2D ．f 1＝f 2，A 1＜A 21．(单选)若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20 g 增加为40 g ，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 C A ．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 ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法正确的是( )．答案 D A ．振子从B 经O 到C 完成一次全振动 B ．振动周期是1 s ，振幅是10 cmC ．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD ．从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm2．如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a 到b 历时0.2 s ，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0.4 s ，则该振子的振动频率为( )．答案 B A ．1 Hz B ．1.25 Hz C ．2 Hz D ．2.5 Hz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A 0，周期为T 0.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 ________A 0(填“>”、“<”或“＝”), T ________T 0(填“>”、“<”或“＝”)．答案 < <14．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ΔL ，有mg sin α－k ΔL ＝0解得ΔL ＝mg sin αk ，此时弹簧的长度为L ＋mg sin αk ，(2)当物块的位移为x 时，弹簧伸长量为x ＋ΔL ，物块所受合力为F 合＝mg sin α－k (x ＋ΔL )，联立以上各式可得F 合＝－kx 可知物块做简谐运动。
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波专项训练及答案
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波专项训练及答案一、选择题1．一简谐横波沿水平绳向右传播，波速为v ，传播周期为T ，介质中质点的振幅为A 。
绳上两质点M 、N 的平衡位置相距34波长，N 位于M 右方。
设向上为正，在t =0时刻M 位移为2A +，且向上运动；经时间t （t ＜T ），M 位移仍为2A+，但向下运动，则（ ）A ．在t 时刻，N 位移为负，速度向下B ．在t 时刻，N 位移为负，速度向上C ．在t 时刻，N 恰好在波谷位置D ．在t 时刻，N 恰好在波峰位置 2．下列关于单摆运动过程中的受力说法，正确的是（ ） A ．单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力B ．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力C ．单摆过平衡位置时，所受的合力为零D ．单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力3．目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz ～1000 MHz 的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是 （ ）A ．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m ～150m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播D ．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离 4．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（ ） ①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大； ②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小； ③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率； ④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率． A ．①B ．③C ．①④D ．②④5．一列简谐横波沿x 轴传播，某时刻的波形如图所示，质点a 、b 均处于平衡位置，质点a 正向上运动．则下列说法正确的是A ．波沿x 轴负方向传播B ．该时刻质点b 正向上运动C ．该时刻质点a 、b 的速度相同D ．质点a 、b 的振动周期相同6．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m 的小树叶a 和b 发生振动，当树叶a 运动到上方最大位移处时，树叶b 刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s 后，树叶a 的位移第一次变为零。
高中物理：机械振动与机械波 光及光的本性 练习(含答案)
高中物理：机械振动与机械波光及光的本性练习（含答案）(时间：45分钟)1．(江苏南通二模)(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是波传播到x＝5 m的M点时的波形图,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________。
A．这列波的波长是4 mB．这列波的传播速度是1.25 m/sC．M点以后的各质点开始振动时的方向都沿－y方向D．质点Q经过8 s时,第一次到达波峰(2)蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来,超声波遇到猎物会反射回来,回波被蝙蝠的耳廓接收,根据回波判断猎物的位置和速度。
在洞穴里悬停在空中的蝙蝠对着岩壁发出频率为34 kHz的超声波,波速大小为340 m/s,则该超声波的波长为________ m,接收到的回波频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)发出的频率。
(3)光纤由内芯和外套两层组成。
某光纤内芯的折射率为n 1,外套的折射率为n2,其剖面如图所示。
在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为60°,为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏”出去,求内芯的折射率n1的最小值。
2．(1)下列说法中正确的是________。
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由光的衍射造成的B．光的偏振证明了光和声波一样是纵波C．狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的D．在“利用单摆测定重力加速度”的实验中,测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播,周期为2 s,t＝0时刻的波形如图甲所示。
该列波的波速是________m/s；质点a平衡位置的坐标x a＝2.5 m,再经________s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动。
甲乙(3)如图乙所示,一个半径为R的14透明球体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出,最后射到水平面上的C点．已知OA＝R2,该球体对蓝光的折射率为3,求这束蓝光从球面射出时的出射角β；若换用一束红光同样从A点射向该球体,则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C点左边还是右边？3．(1)下面有关光纤及光纤通信的说法正确的是________。
高中物理《机械运动与机械波》练习题(附答案解析)
高中物理《机械运动与机械波》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．图为一列简谐横波在传播过程中，某个质点开始振动以后的振动图像，根据该图像不能．．得出（）A．简谐波的波长B．简谐波的振幅C．简谐波的周期 D．波源的起振方向2．下列说法正确的是（）A．烟花点火后升空，是地面对烟花的反作用力作用的结果B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性C．持续鸣笛的汽车靠近观察者时，观察者接收的频率比声源频率高D．光纤利用光的全反射原理，光纤由内芯和外套组成，内芯的折射率比外套的小3．下列关于多普勒效应的说法正确的是（）A．医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应B．大风中，远处人的说话声时强时弱C．由地球上接收到的遥远天体发出的光波发生“红移”现象（各条谱线的波长均变长），可以判断遥远天体正靠近地球D．静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者4．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（）A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D ．在t ＝0.6s 时，弹簧振子有最小的位移5．一列沿x 轴正方向传播的简谐波，0=t 时刻的波形如图所示，0.2s t =时C 点开始振动，则（ ）A ．0.3s t =时，波向前传播了3m ，质点B 将到达质点C 的位置 B ．0.05s t =时，质点A 的速度方向向下 C ．00.6s 内，质点B 的平均速度为2m /sD ．若同时存在一列振幅为20cm 、频率为2.5Hz 的沿x 轴负方向传播的简谐波，则两列波相遇叠加的区域会出现干涉现象6．图（a ）中医生正在用“彩超”技术给病人检查身体；图（b ）是某地的公路上拍摄到的情景，在路面上均匀设置了41条减速带，从第1条至第41条减速带之间的间距为100m 。
高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编附答案
A．1m/s
B．3m/s
C．5m/s
D．8m/s
9．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC 和 BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 是波
源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）间的距离表示
一个波长， 则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（ ）
A．此时能明显观察到波的衍射现象 B．如果将孔 AB 缩小，经过孔以后的波纹间的距离会变小 C．如果将孔 AB 缩小，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象 10．如图所示为一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波在 t1＝0 时的波形图。经过 t2＝0.1s，Q 点振动状态传到 P 点，则（ ）
A．这列波的波速为 40cm/s B．t2 时刻 Q 点加速度沿 y 轴的正方向 C．t2 时刻 P 点正在平衡位置且向 y 轴的负方向运动 D．t2 时刻 Q 点正在波谷位置，速度沿 y 轴的正方向 11．一列简谐横波沿 x 轴传播，t=0 时刻的波形如图所示．则从图中可以看出（ ）
A．这列波的波长为 5m B．波中的每个质点的振动周期为 4s C．若已知波沿 x 轴正向传播，则此时质点 a 向下振动 D．若已知质点 b 此时向上振动，则波是沿 x 轴负向传播的 12．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（ ） A．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。 B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。 C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。 D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。 13．如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以 O 点为平衡位置，在 a、b 两 点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )
2020届高考物理专练：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论(含答案)
2020届高考物理专练：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论（答案在最后）**专题：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论**一、选择题1、下列说法中正确的是。
A．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化的特点可测血流速度，这是利用多普勒效率C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可减小干涉条纹的间距D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响E．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在2、一个质点在平衡位置O点附近做机械振动．若从O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运动，又经过2 s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是()A．8 s B．4 sC．14 s D．103s3、周期为2．0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/sB．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/sC．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/sD．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s4、以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin i sin r ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播途径的示意图是( )5、在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )A ．出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ26、关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A ．X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线7、一列横波沿x轴正方向传播，在t s与(t＋0．8)s两时刻，在x轴上－3～3 m区间内的两波形图正好重合，如图所示．则下列说法中正确的是()A．质点振动周期一定为0．8 sB．该波的波速可能为10 m/sC．从t时刻开始计时，x＝1 m处的质点比x＝－1 m处的质点先到达波峰位置D．在(t＋0．4)s时刻，x＝－2 m处的质点位移不可能为零8、如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz．现匀速转动摇把，转速为240 r/min．则()A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0．5 sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大9、关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是()A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化10、下列说法中正确的有()A．交通警察通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显D．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，但衍射现象越不明显二、非选择题1、甲用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示．(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)．A．长度为1 m左右的细线B．长度为30 cm左右的细线C．直径为1．8 cm的塑料球D．直径为1．8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g ＝__________(用L、n、t表示)．(3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．乙(4)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g．已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是________(选填选项前的字母)．A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值丙(5)某同学在家里测重力加速度．他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示，由于家里只有一根量程为0～30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长．实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g＝________(用l1、l2、T1、T2表示)．2、投影仪的镜头是一个半球形的玻璃体，光源产生的单色平行光投射到平面上，经半球形镜头折射后在光屏MN上形成一个圆形光斑。
高中物理机械振动机械波习题含答案解析
机械振动、机械波之杨若古兰创作第一部分五年高考题荟萃2009年高考新题一、选择题1.（09·全国Ⅰ·20）一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m.P点的振动图像如图2所示.在以下四幅图中，Q点的振动图像可能是（ BC ）解析：本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡地位向上振动时而Q点此时应处于波峰,B准确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对.2.（09·全国卷Ⅱ·14）以下关于简谐振动和简谐波的说法，准确的是（ AD ）A．媒质中质点振动的周期必定和响应的波的周期相等B．媒质中质点振动的速度必定和响应的波的波速相等C．波的传播方向必定和媒质中质点振动的方向分歧D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离必定是质点振幅的两倍解析：本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和响应的波传播周期分歧A准确.而各质点做简谐活动速度随时间作周期性的变更,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D准确.3.（09·北京·15）类比是一种无效的进修方法，通过归类和比较，有助于把握新常识，提高进修效力.在类比过程中，既要找出共同的地方，又要捉住分歧的地方.某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出以下内容，其中不准确的是（ D ）A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能发生干涉和衍射景象C．机械波的传播依附于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只要纵波解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故A选项准确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B项准确；机械波是机械振动在介质中传播构成的，所以机械波的传播须要介质而电磁波是交替变更的电场和磁场由近及远的传播构成的，所以电磁波传播不须要介质，故C项准确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振景象，而偏振景象是横波才有的，D项错误.故准确答案应为D.4.（09·北京·17）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长若在x=0处质点的振动图像如右图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（ A ）解析：从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡地位，且正在向下振动，四个选项中只要A图符合请求，故A项准确.5.（09·上海物理·4）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量添加为本来的4倍，摆球经过平衡地位时速度减小为本来的1/2，则单摆振动的（ C ）A．频率、振幅都不变B．频率、振幅都改变C．频率不变、振幅改变D．频率改变、振幅不变解析变，频率不变；振幅A是反映单摆活动过程中的能量大小的物理量，所以C准确.6.（09·天津·8）某质点做简谐活动，其位移随时间变更的关系式为x＝（ AD ）A.第1 s末与第3 s末的位移不异B.第1 s末与第3 s末的速度不异C.3 s末至5 s末的位移方向都不异D.3 s末至5 s末的速度方向都不异解析t=1s和t=3s代入关系式中求得两时刻位移不异，A对；画出对应的位移-时间图像，由图像可以看出，第1s末和第3s末的速度方向分歧，B 错；仍由图像可知，3s末至5s末的位移大小不异，方向相反，而速度是大小不异，方向也不异.故C错、D对.7.（09·重庆·15）同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线.B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线8.（09·四川·19）图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，则（ D ）A.波的周期为2.4 sB.在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向活动C.经过0.4s，P点经过的路程为4mD.在t＝0.5s时，Q点到达波峰地位解析＝0.6s，解得T＝0.8s，A错；由图可知振幅A＝0.2m、波长λ＝8m.t＝0.9s＝，此时P点沿y轴负方向活动，B错；0.4s，活动路程为2A＝0.4m，C错；t＝0.5s＝，波形图中Q，经到波峰，D对.9.（09·福建·17）图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡地位为x=1 m处的质点，Q是平衡地位为x=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则（ AB ）A.t=0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B.t=0.15s时，质点P的活动方向沿y轴负方向C.从t=0.10s 到t=0.25s ，该波沿x 轴正方向传播了6 mD.从t=0.10s 到t=0.25s ，质点P 通过的路程为30 cm解析：由y-t 图像知，周期T =0.2s ，且在tQ 点在平衡地位沿y 负方向活动，可以推断波没x 负方向传播，所以C 错；从tt =0.15s 时，Δt =0.05s=T /4，质点Q 从图甲所示的地位振动T /4到达负最大位移处，又加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成反比，所以此时Q 的加速度达到正向最大，而P 点从图甲所示地位活动T /4时正在由正最大位移处向平衡地位活动的途中，速度沿y 轴负方向，所以A 、B 都对；振动的质点在t =1T 内，质点活动的路程为4A ；t =T /2，质点活动的路程为2A ；但t =T /4，质点活动的路程纷歧定是1A ；t=3T /4，质点活动的路程也纷歧定是3A .本题中从tt =0.25s 内，Δt =0.15s=3T/4，P 点的起始地位既不是平衡地位，又不是最大位移处，所以在3T /4时间内的路程不是30cm. 10.（09·浙江·21）一列波长大于1m 的横波沿着x 轴正方向传播，处在m x 11=和m x 22=的两质点A 、B 的振动图像如图所示.由此可知 （ A ）A ．波长为34m B ．波速为s m /1C ．s 3末A 、B 两质点的位移不异D ．s 1末A 点的振动速度大于B 点的振 动速度解析：m x x x 112=-=∆，因为波沿x 正方向传播，所以A 先振动，又因为波长大于1m，所所A对，波速B错；由振动图像知，在3s异，C错；1s末A点速度为零，B点速度最大，D错.二、非选择题11.（09·上海物理·12）弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t＝0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动，在t＝0.25s时，绳上构成如图所示的波形，则该波的波速为___________cm/s，t＝___________时，位于x2＝45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡地位.解析5s×4=1s t=0时刻开始到N在振动到沿y轴正向通过t=（2.25+0.5）s=2.75s，质点N 恰好第一次沿y轴正向通过平衡地位.12.（09·广东物理·14）（2）图为声波干涉演示仪的道理图.两个U形管A和B套在一路，A管两侧各有一小孔.声波从左边小孔传入管内，被分成两列频率的波.当声波分别通过A、B传播到右边小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅.答案：（2）相等，等于零，等于原振幅的二倍.解析：（2）声波从左边小孔传入管内向上向下分别构成两列频率不异的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零，若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅为原振幅的二倍. 13.（09·宁夏物理·35）（1）某振动零碎的固有频率为f o ，在周期性驱动力的感化下做受迫振动，驱动力的频率为f .若驱动力的振幅坚持不变，以下说法准确的是_______（填入选项前的字母，有填错的不得分）A ．当f <f 0时，该振动零碎的振幅随f 增大而减小B ．当f >f 0时，该振动零碎的振幅随f 减小而增大C ．该振动零碎的振动波动后，振动的频率等于f 0D ．该振动零碎的振动波动后，振动的频率等于f答案：BD14.（09·江苏物理·12.B ）（4分）(2)在0t =时刻，质点A 开始做简谐活动，其振动图象如图乙所示.质点A 振动的周期是s ；8t s =时，质点A 的活动沿y 轴的方向（填“正”或“负”）；质点B 在动摇的传播方向上与A 相距16m ，已知波的传播速度为2m/s ，在9t s =时，质点B 偏离平衡地位的位移是cm.答案：B.（2）4 正 10解析：（2）振动图象和波形图比较容易混淆，而导致出错，在读图是必定要留意横纵坐标的物理意义，以防止出错.题图为波的振动图象，图象可知周期为4s ，波源的起振方向与波头的振动方向不异且向上，t=6s 时质点在平衡地位向下振动，故8s 时质点在平衡地位向上振动；波传播到B 点，须要时间2161==v x t s=8s ，故9t s =时，质点又振动了1s(41个周期)，处于正向最大位移处，位移为10cm..15.（09·山东物理·37）（1）图1为一简谐波在t =0时，对的波形图，介质中的质点P 做简谐活动的表达式为y =4sin5xl ，求该波的速度，并指出t =0.3s 时的波形图(至多画出一个波长)解析：（1）由简谐活动的表达式可知5/rad s ωπ=，t=0时刻指导P 向上活动，故波沿x 轴正方向传播.由波形图读出波长4m λ=，2T πω=,由波速公式v T λ=，联立以上两式代入数据可得10/v m s =.t=0.3s 时的波形图如图所示.考点：简谐活动、简谐波16.（09·海南物理·18）有一种示波器可以同时显示两列波形.对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔不异.利用此中示波器可以测量液体中的声速，实验安装的一部分如图1所示：管内盛满液体，音频旌旗灯号发生器所发生的脉冲旌旗灯号由置于液体内的发射器发出，被接受器所接受.图2为示波器的显示屏.屏上所显示的上、下两列波形分别为发射旌旗灯号与接受旌旗灯号.若已知发射的脉冲旌旗灯号频率为2000f Hz =，发射器与接收器的距离为 1.30s m =，求管内液体中的声速.（已知所测声速应在1300~1600m/s 之间，结果保存两位无效数字.）解析：设脉冲旌旗灯号的周期为T ，从显示的波形可以看出，图2中横向每一分度（即两条长竖线间的距离）所暗示的时间间隔为其中1T f= 对比图2中上、下两列波形，可知旌旗灯号在液体中从发射器传播只接受器所用的时间为图1其中0,1,2,n ，液体中的声速为联立①②③④式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1300～1600m/s 之间，得2008年高考题一、选择题1.（08全国Ⅰ16）一列简谐横波沿x 轴传播,周期为T.t=0时刻的波形如图所x=3 m 处的质点正在向上活动,若a 、b 两质点平衡位置的坐标分别为x a m,x b m,则() A.当a 质点处在波峰时,b 质点恰在波谷B.t=T/4时,a 质点正在向y 轴负方向活动C.t=3T/4时,b 质点正在向y 轴负方向活动D.在某一时刻,a 、b 两质点的位移和速度可能不异答案 C解析a 、b 两质点的平衡地位间的距离为Δx=x b -x a =5.5 m-2.5 m=3 m,从波的图象可知：λ=4 m,所以Δx=43λ.若Δx=(n+21)λ且n=0,1,2,3…时两质点的振动反相,故Ax=3 m 处的质点在t=0时刻的速度方向可判断出波速方向为-x 方向,此时质点a 、b 的速度方向分别为+y 、-y 方向,可知B 错,C Δx=n λ且n=1,2,3…时两个质点的振动同相,故D 错.2.（08全国Ⅱ17）一列简谐横波沿x 轴正方向传播,振幅为A.t=0时,平衡地位在x=0处的质元位于y=0处,且向y 轴负方向活动;此时,平衡地位在x=0.15 m处的质元位于y=A处.该波的波长可能等于（）AmB.0.20 m C.0.12 mD.0.086 m答案AC解析由已知条件可写出已知距离与波长的关系式：1+n）λ,其中n=0,1,2…Δx=（4Δxm所以,λ1m,λ2m,λ3m.3.（08宁夏理综32）以下关于简谐振动和简谐机械波的说法准确的是（）A.弹簧振子的周期与振幅有关B.横波在介质中的传播速度由介质本人的性质决定C.在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D.单位时间内经过介质中一点的完整波的个数就是这列简谐波的频率答案 BD解析简谐活动的周期T=2π与振幅有关,A,B对.各质点其实不随波迁移,做简谐活动的质点速度周期性变更,不是波速, C错.单位时间内通过某质点的完整波个数即单位时间内全振动的次数,D对.4.（08北京理综16）在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波.一质点由平衡地位竖直向上活动,经0.1 sm.则这列波（）A.周期是0.2 sB.波长是0.5mC.波速是2 m/sD.经1.6 s传播了8 m答案D解析波速v=1.05.0m/s=5m/s,故选项C 错误;质点由平衡地位开始活动,经s 达到最大位移处,则nT+4T =0.1 s 或nT+43T=0.1 s,即T=144.0+n s 或T=344.0+n s （n=0,1,2,……）,故选项A 错误;波长λ=v ·T,则λ=142+n m 或λ=342+n m （n=0,1,2,……）,故选项B 错误s 内波传播距离x=v ·t=5×m=8m,故选项D 准确.5.（08重庆理综21）一列简谐横波沿直线由a 向b 传播,相距10.5 m 的a 、b 两处的质点振动图象如图中a 、b 所示,则 ()A.该波的振幅可能是20 cmB.该波的波长可能是8.4 mC.该波的波速可能是10.5 m/sD.该波由a 传播到b 可能历时7s答案D解析由图知振幅A=10 cm;（n+43）λ=10.5,则不管n 取任何非负数都不成能得到8.4 m,B 分歧错误;由图可以看出T=4 s,v=T λ=)34(442+n =345.10+n ,明显波速不成能是10.5 m/s.由图象分析可知,经历时间可能为t=(1+43)T.所以可能为7 s.6.（08重庆理综20）某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s 和9 km/s,一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 构成（如图）,在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s 开始振动,则 ()A.P 先开始振动,震源距地震仪约36 kmB.P 先开始振动,震源距地震仪约25 kmC.H 先开始振动,震源距地震仪约36 kmD.H 先开始振动,震源距地震仪约25 km答案A解析因为纵波传播较快,故P 先开始振动,设震源距地震仪约x,则有：横v x -纵v x =∆t,代入数据可得x=36km,故A 准确.7.（08四川理综19）一列简谐横波沿直线传播,该直线上的a 、b 两点相距4.42 m.图中实、虚两条曲线分别暗示平衡地位在a 、b 两点处质点的 振动曲线.从图示可知()A.此列波的频率必定是10 HzB.此列波的波长必定是0.1 mC.此列波的传播速度可能是34m/sD.a 点必定比b 点距波源近 答案AC解析 由图知Ts,所以f=T 1=10 Hz,没告诉传播方向,所以a 、b （n+103）T,波速v=Tn )103(42.4+=1032.44+n ,当n=1时,v=34 m/s.二、非选择题8.（08江苏12）一列沿着x 轴正方向传播的横波,在t=0 N 的振幅是m,振动周期为s,图乙暗示质点（从质点K 、L 、M 、N 当选填）的振动图象,该波的波速为m/s.答案0.8、4、L、解析由图象看出振幅A=m,周期T=4 s;波向右传播,0时刻L质点向y 轴正方向振动,所以图乙暗示L质点的振动图象.9.（08江苏12）描述简谐活动特征的公式是x=.自在着落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此活动（填“是”或“不是”）简谐活动.答案 Asinωt不是解析简谐活动方程x= Asinωt .篮球的受力是重力,大小方向不变,不满足简谐活动的力学特征F=-kx,所以篮球的活动不是简谐活动.10.（08广东14）大海中航行的轮船,受到大风大浪冲击时,为了防止倾覆,该当改变航行方向和,使风浪冲击力的频率阔别轮船扭捏的.答案航速（速度）固有频率2004-2007年高考题题组一一、选择题1．（07北京理综19）如图所示的单摆,摆球a向右摆动到最低点时,恰好与一沿水平方向向左活动的粘性小球ba球摆动的最高点与最低点的高度差为h,摆动的周期为T,a球质量是b球质量的5倍,碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半.则碰撞后()A.摆动的周期为65TB.摆动的周期为56TCh Dh答案D解析碰撞前后摆长不变,由T=2πgL a 球质量为M,速度为v,则B 球质量为M b =5M ,v b =2v,由碰撞过程动量守恒得:Mv-M b v b =(M+M b )v ′代入数值解得:v ′=21v因为h=g 22v所以h ′=g22v '=41h.2.（07广东12）右图是一列简谐横波在某时刻的波形图,已知图中b 地位的质点起振时间比as,b 和c 之间的距离是5 m,则此列波的波长 和频率应分别为()A.5 m,1 HzB.10 m,2 HzC.5 m,2 HzD.10 m,1 Hz答案A解析 从动摇图象可以看出,波长λ=5 m,b 点比a 点的起振时间晚0.5 s,则波速v=tx =5.05.2m/s=5 m/s,所以T=vλ=1 s,f=T1=1 Hz.3.（07上海9）如图所示,位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S,发生两列分别沿xf 1、f 2和v 1、v 2,则()A.f 1=2f 2,v 1=v 2B.f 1=f 2,v 1v 2C.f 1=f 2,v 1=2v 2D.f 1f 2,v 1=v 2答案 C解析 机械波的频率是由波源决定的,机械波的传播速度是由介质决定的,所以f 1=f 2,对Ⅰ介质,波速v 1=λ1f=32Lf,对Ⅱ介质,波速v 2=λ2f=3L f,所以v 1=2v 2.4.（07全国卷Ⅱ15）一列横波在x 轴上传播,在x=0与x=1 cm 的两点的振动图线分别如图中实线与虚线所示.由此可以得出 ()A.波长必定是4 cmB.波的周期必定是4 sC.波的振幅必定是2 cmD.波的传播速度必定是1 cm/s 答案BC解析由振动图象可得波的周期是4 s,振幅是2 cm,故B 、C 准确;由波的传播的周期性可知,其传播速度可能具有多解,故A 、D 错.5.（07江苏5）如图所示,实线和虚线分别为某种波在t 时刻和t+Δt 时刻的波形曲线.B 和C 是横坐标分别为d 和3d 说法中准确的是 ()A.任一时刻,如果质点B 向上活动,则质点C 必定向下活动B.任一时刻,如果质点B 的速度为零,则质点C 的速度也为零C.如果波是向右传播的,则波的周期可能为76ΔtD.如果波是向左传播的,则波的周期可能为136Δt 答案 C解析由动摇图象可以看出,波长λ=3d,B 、C 间距离为:3d-d=2d=32λ,没法确定任一时刻两质点的活动方向和速度关系,故A 、B 选项错误;如果波向右传播,实线波要向右平移x=2d +n λ=2d +3nd,与虚线波重合,则波速v=tx ∆=tnd d∆+32,周期T=vλ=vd 3=nt616+∆,当n=1时,v=76Δt,所以C 选项准确,同理可证实D 选项错误.6.（07全国卷Ⅰ15）一列简谐横波沿x 轴负方向传播,波速v=4m/s.已知 坐标原点(x暗示t=0.15 s 时波形图是() 答案A解析 由图可看出,t=0.15 s 时坐标原点处原点位移为正,且此时刻该点正向y 轴负方向振动,由此可断定只要A 项准确.7.（07天津理综21）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=0.2 s 时刻的波形图.已知该波的波速是0.8 m/s,则以下说法准确的是()A.这列波的波长是14 cmB.这列波的周期是0.125 sC.这列波可能是沿x 轴正方向传播的D.t=0时,x=4 cm 处的质点速度沿y 轴负方向答案D解析 由动摇图象可以看出,波长λ=12 cm,波的周期T=vλ=8.012.0s=0.15 s,由实线波到虚线波平移的距离Δx=vt ×mm=16cm=λ+4 cm,由动摇图象可以看出,波沿x 轴负方向传播;t=0时,x=4 cm 处质点沿y 轴负方向活动.8.（07四川理综20）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙 为质点P 以此时刻为计时起点的振动图象.从该时刻起 ()A.经过0.35 s 时,质点Q 距平衡地位的距离小于质点P 距平衡地位的距离B.经过0.25 s 时,质点Q 的加速度大于质点P 的加速度C.经过0.15 s,波沿x 轴的正方向传播了3 mD.经过0.1 s 时,质点Q 的活动方向沿y 轴正方向答案 AC解析 由振动图象可判定t=0时刻质点P0.35 s,即经143T 时,P 点在波峰,故Q 距平衡地位的距离小于P 到平衡地位的距离,A 对;经s,即经143T时,P 在波谷,Q 的加速度小于P 的加速度,B 错;波速v=T =2.04m/s=20 m/s,所以经0.15 s 波沿x 轴的正方向传播的距离s=v Δt=20×0.15 m=3m,C 对;Q 点图示时刻向上振动,经半个周期,其活动方向沿y 轴负方向,D 错.9.（06天津理综17）一单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,以下说法准确的是()A.t 1时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最小B.t 2时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最小C.t 3时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最大D.t 4时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大答案 D解析由振动图线可看出,t1时刻和t0时刻,小球偏离平衡地位的位移最大,此时其速度为零,悬线对它的拉力最小,故A、C错；t2和t4时刻,小球位于平衡地位,其速度最大,悬线的拉力最大,故B错,D对.10.（06北京理综17）某同学看到一只鸟落在树枝上的P处,树枝在10 s 内上下振动了6次.鸟飞走后,他把50 g的砝码挂在P处,发现树枝在10 s内上下振动了12次,将50 g的砝码换成500 g的砝码后,他发现树枝在15 s内上下振动了6次.你估计鸟的质量最接近（）A.50gB.200 gC.500gD.550g答案 B解析鸟在树枝上时,树枝振动的周期为T0=1.7 s, g的砝码时,树枝振动的周期T2=2.5 s,因为T1<T0<T2,所以鸟的质量m应满足挂上50 g的砝码时,树枝振动的周期为T1=0.83 s,挂上500：50 g<m<500 g,故准确选项B.11.（06广东6）铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有必定的间隙,匀速运转列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击.因为每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6 m,列车固有振动周期为0.315 s.以下说法准确的是()A.列车的风险速率为40 m/sB.列车过桥须要减速,是为了防止列车发生共振景象C.列车运转的振动频率和列车的固有频率老是相等的D.添加钢轨的长度有益于列车高速运转 答案 AD解析列车在钢轨上活动时,受钢轨对它的冲击力感化做受迫振动,当列车固有振动频率等于钢轨对它的冲击力的频率时,列车振动的振幅最大,因v=t1=sm 315.026.1=40 m/s,故A 准确;列车过桥做减速活动,是为了使驱动力频率远小于桥梁固有频率,防止发生共振景象,而不是列车发生共振景象,B 错,C 错;添加钢轨长度有益于列车高速运转,D 对.12.（06全国卷Ⅰ19）T 0暗示弹簧振子的固有周期,T 暗示驱动力的周期,Y 暗示受迫振动达到波动后砝码振动的振幅,则（）A.由图线可知T 0=4 sB.由图线可知T 0=8 sC.当T 在4 s 附近时,Y 明显增大；当T 比4 s 小得多或大得多时,Y 很小D.当T 在8 s 附近时,Y 明显增大；当T 比8 s 小得多或大得多时,Y 很小答案 AC解析 图1是弹簧振子未加驱动力时的周期,故由图线读出的周期为其振动的固有周期,即T 0=4 s,图2是弹簧振子在驱动力感化下的振动图线,做受迫振动的物体,其振动的周期等于驱动力的周期,即T=8 sA 、C. 13.（06上海10）在均匀介质中拔取平衡地位在同不断线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图(a)所示,一列横波 沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下活动, 经过时间Δt 第一次出现如图(b)所示的波形.则该波的() A.周期为Δt,波长为8LB.周期为32Δt,波长为8LC.周期为32Δt,波速为12L/ΔtD.周期为Δt,波速为8L/Δt 答案BC解析 由图(b)可看出,该波波长λ=8L,质点9此时向上活动,这说明在Δt 时间内,波传播的距离大于一个波长,因质点1开始振动的方向向下,故波传播到质点9时,质点9起振的方向应向下,而图(b)中质点9向上振动,这说明质点9已振动了2T ,故Δt=2T +T,T=32Δt,机械波传播的速度为v=Tλ=tL∆328=tL ∆12,由此可知B 、C 选项准确.14.（06重庆理综18）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时的振动形态传到S 点时,PR 范围内（含P 、R ）有一些质点正在向y 轴负方向活动,这些质点的x 坐标取值范围是（）A.2 cm ≤x ≤4 cmB.2 cm ＜x ＜4cmC.2 cm ≤x ＜3 cmD.2 cm ＜x ≤3 cm答案C解析 当R 点在t=0时的活动形态传到S 点时,其波形为右图所示.由图可判断正在向y轴负方向活动的质点应在1 cm<x<3 cm和5 cm<x<7 cm,符题意的选项应为C.15.（06江苏11）两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0 m/s的速率沿同不断线相向传播,t=0时刻的图形如图所示,下图中小方格的边长为0.1 m,则以下分歧时刻,波形准确的是()答案ABD解析根据波的叠加道理可知,叠加后任一点位移为两列波分别惹起位移的矢量和,经0.3 s、0.4 s、0.5 s、s后,每列波形往前平移的距离分别为0.3 mm、0.5 m、0.6 m,由叠加道理可知,A、B、D准确.16.（06全国卷Ⅱ16）v暗示声源的速度,V暗示声波的速度（v<V）,νν增大,则（）A.ν增大,V增大B.ν增大,V不变C.ν不变,V增大D.ν减小,V不变答案 B解析当声源与观察者的绝对地位发生变更时,观察到频率改变的景象叫多普勒效应,当声源的速度变大时,声源与接收器的绝对地位发生改变,故接收器接收到的频率变大,声波的速度由介质决定,其速度不会发生变更.17.（05全国Ⅲ20）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为三个质元，a正向上活动.由此可知()A.该波沿x轴正方向传播B.c正向上活动C.该时刻当前，b 比c 先到达平衡地位D.该时刻当前，b 比c 先到达平衡地位最远处答案 AC解析这是一个对机械波的基本概念的考查，由质点的振动方向可判定波的传播方向，因为a 点此时刻向上振动，则a 点所在的坡为下坡，所以A 对；由波的传播方向可判定，b 点此时向上振动，而c 点此时正向下振动，所以C 对.18.（05天津理综19）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=0.03 s 时刻的波形图，xm 处的质点在t=0.03 s 时刻向 y 轴正方向活动，则（） A.该波的频率可能是125 Hz B.该波的波速可能是10 m/sC.t=0时x=1.4 m 处质点的加速度方向沿y 轴正方向D.各质点在0.03 s 内随波迁移0.9 m 答案A解析 由机械波传播的周期性特点可知，由实线波到虚线波所用时间Δt=43T+nT=0.03 s 故f=T1=12.034 n ,当f=125 Hz 时，n=3,故A 准确；横波可能的速度v=λf=40n+30(m/s)>10m/s,故B 错误；t=0时刻m 处质点加速度为零；各质点仅在平衡地位附近上下振动，其实不随波迁移.二、非选择题19.（07上海2A ）沿x 轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图所。
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高中物理专题练习-机械振动与机械波光及光的本性（含答案）(时间：45分钟)1．(江苏单科,12B)(12分)(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图所示.他改变的实验条件可能是________.A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期.以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正.(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉.电子显微镜下鳞片结构的示意图如图.一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射.设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t.2．(江苏单科,12B)(12分)(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比________.A．波速变大B．波速不变C．频率变高D．频率不变(2)用2×106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍.用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时________(选填“容易”或“不容易”)发生衍射.(3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料.如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为30°,OA＝5 cm,AB＝20 cm,BP＝12 cm,求该人造树脂材料的折射率n.3．(新课标全国卷Ⅰ,34)(15分)(1)(5分)在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝.在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1____Δx2(填“＞”、“＝”或“＜”).若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为________ mm.(2)(10分)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v＝25cm/s.两列波在t＝0时的波形曲线如图所示.求：(ⅰ)t＝0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；(ⅱ)从t＝0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm的质点的时间.4．(新课标全国卷Ⅱ,34)(15分)(1)(5分)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则________.(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)A．在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中,a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距(2)(10分)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35 cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间.已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动,周期T＝1 s,振幅A＝5 cm.当波传到P 点时,波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置.求：(ⅰ)P、Q间的距离；(ⅱ)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程.5．(山东理综,38)(12分)(1)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m.t＝0时刻,一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g＝10 m/s2.以下判断正确的是________.(双选,填正确答案标号)a．h＝1.7 mb．简谐运动的周期是0.8 sc．0.6 s内物块运动的路程是0.2 md．t＝0.4 s时,物块与小球运动方向相反(2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO′的截面如图所示.位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离.答案1．解析(1)改变条件后亮条纹之间的间距变大,由公式Δx＝ldλ可知,要使Δx增大,可增大双缝到光屏之间的距离l,C错误；减小双缝之间的距离d,B对；换用波长更长,即频率更低的单色光,D错；改变光源到单缝的距离不会改变Δx,A错.(2)见答案.(3)设光在鳞片中的折射角为γ,由折射定律sin i＝n sin γ在鳞片中传播的路程l1＝2dcos γ,传播速度v＝cn,传播时间t1＝l1v解得t1＝2n2dc n2－sin2i,同理,在空气中的传播时间t2＝2hc cos i则t＝t1＋t2＝2n2dc n2－sin2i ＋2hc cos i.答案(1)B(2)①应在摆球通过平衡位置时开始计时；②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值.(或在单摆振动稳定后开始计时) (3)2n 2d c n 2－sin 2i＋2h c cos i 2．解析 (1)在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以B 、C 正确.(2)根据λ＝v f ,在传播过程中,频率保持不变,所以λ1λ2＝v 1v 2＝1.5；根据波长越长越容易发生衍射,所以超声波遇到结石时,不容易发生衍射. (3)设折射角为γ,由折射定律n ＝sin isin γ,其中i ＝30° 由几何关系知sin γ＝BP －OAOP ,且OP ＝（BP －OA ）2＋AB 2 代入数据解得n ＝44914(或n ≈1.5)答案 (1)BC (2)1.5 不容易 (3)44914(或n ＝1.5)3．解析 (1)双缝干涉条纹间距Δx ＝ld λ,红光波长长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx 1＞Δx 2.相邻条纹间距Δx ＝10.5 mm 5＝2.1 mm ＝2.1×10－3m,根据Δx ＝l d λ可得d ＝lλΔx ＝0.3mm.(2)(ⅰ)两列波的振幅均为8 cm,故偏离平衡位置位移为16 cm 的质点应为两列波的波峰相遇处的质点.根据波形图可知,甲、乙的波长分别为 λ乙＝60 cm,λ甲＝50 cm则甲、乙两列波的波峰坐标分别为 x 甲＝(50＋k 1×50)cm (k 1＝0,±1,±2,±3,…) x 乙＝(50＋k 2×60)cm (k 2＝0,±1,±2,±3,…) 综上分析,所有波峰和波峰相遇的质点x 坐标应为 x ＝(50＋300n ) cm (n ＝0,±1,±2,±3,…)(ⅱ)偏离平衡位置位移为－16 cm 对应为两列波的波谷相遇.t ＝0时,波谷之差Δx ＝[50＋(2n 1＋1)×602]－[50＋(2n 2＋1)×502] 整理可得Δx ＝10(6n 1－5n 2)＋5,其中n 1、n 2均为整数 波谷之间最小的距离为Δx ′＝5 cm 两列波相向传播,相对速度为2v ＝50 cm/s所以出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的最短时间 t ＝Δx ′2v ＝0.1 s答案 (1)＞ 0.3 (2)(ⅰ)x ＝(50＋300n ) cm (n ＝0,±1,±2,±3,…) (ⅱ)0.1 s4．解析 (1)由题图可知,a 光的折射角大于b 光的折射角,根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b 光的折射率,故C 错误；根据n ＝cv 可知,在玻璃中,a 光的传播速度小于b 光的传播速度,故A 正确；a 光的频率大于b 光的频率,根据λ＝cν可知,在真空中a 光的波长小于b 光的波长,故B 正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,因为a 光的折射率大,则折射光线a 首先消失,故D 正确；a 光的波长小于b 光的波长,分别用a 、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距,故E 错误. (2)(ⅰ)由题意,O 、P 两点间的距离与波长λ之间满足OP ＝54λ＝35 cm 解得λ＝28 cm ① 波速为v ＝λT ＝28 m/s ②在t ＝5 s 的时间间隔内,波传播的路程为s ＝v t ＝140 m ③ 由题意有s ＝PQ ＋λ4④ 解得PQ ＝133 cm ⑤(ⅱ)Q 处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为 t 1＝t ＋54T ＝6T ＋T 4⑥波源从平衡位置开始运动,每经过T4,波源运动的路程为A . 故t 1时间内,波源运动的路程为s ＝25A ＝125 cm ⑦ 答案 (1)ABD (2)(ⅰ)133 cm (ⅱ)125 cm5．解析 (1)t ＝0.6 s 时,物块的位移为y ＝0.1sin(2.5π×0.6)m ＝－0.1 m,则对小球h ＋|y |＝12gt 2,解得h ＝1.7 m,选项a 正确；简谐运动的周期是T ＝2πω＝2π2.5π s ＝0.8 s,选项b 正确；0.6 s 内物块运动的路程是3A ＝0.3 m,选项c 错误；t ＝0.4 s ＝T2,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项d 错误. (2)光路如图；当光线从A 点射出时,设折射角为r ,由光的折射定律可知：n ＝sin i 0sin r ,则A 点到左端面的距离为x 1＝R tan r ；若在B 点发生全反射时,则sin C ＝1n ,故B 点离左端面的距离x 2＝R tan C ,联立解得A 、B 间的距离为Δx ＝x 2－x 1＝R (1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0)答案 (1)ab (2)R (1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0)。