选修3-4机械振动与机械波 光(原卷版)
高考物理二轮复习：13 机械振动 机械波 光学（选修3—4）测试卷（含答案及解析）
2020年高考物理二轮复习：13 机械振动机械波光学（选修3—4）一、单选题（共4题）1.如图所示，是一列沿着x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形图，已知这列波的周期T=2.0s．下列说法正确的是（）A. 这列波的波速v=2.0m/sB. 在t=0时，x=0.5m处的质点速度为零C. 经过2.0s，这列波沿x轴正方向传播0.8mD. 在t=0.3s时，x=0.5m处的质点的运动方向为y轴正方向2.某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（）A. 前2s走过的路程是10cmB. 第2s内振子向平衡位置运动，加速度在增大C. 第2s时和第4s时振子的位移相等，运动方向相同D. 在1.5s和2.5s这两个时刻振子系统的势能相同，动能也相同。
3.如图所示，两根细线长度均为2m，A细线竖直悬挂且在悬点O处穿有一个金属小球a，B悬挂在悬点处，细线下端系有一金属小球b，并且有m a>m b，把金属小球b向某一侧拉开3cm到处，然后同时让金属小球a、b由静止开始释放（不计阻力和摩擦），则两小球的最终情况是（）A. a小球先到达最低点，不可能和b小球在最低点相碰撞；B. b小球先到达最低点，不可能和a小球在最低点相碰撞；C. a、b两小球恰好在最低点处发生碰撞；D. 因不知道m a、m b的具体数值，所以无法判断最终两小球的最终情况．4.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是（）A. 若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线II是月球上的单摆共振曲线B. 若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比为C. 图线II若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为D. 若摆长约为，则图线I是在地球表面上完成的二、多选题（共10题）5.一列简谐横波，在t=1s时刻的波形如图甲所示，图乙为波中质点的振动图象，则根据甲、乙两图可以判断：( )A. 该波沿x轴正方向传播B. 该波的传播速度为6m/sC. 从t=0时刻起经过时间△t=3s，质点通过路程为6mD. 在振动过程中P1、P2的位移总是相同E. 质点P2做简谐运动的表达式为y=2sin(t－)m6.图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.2s时的波形图，质点P、Q的平衡位置分别位于x=2m和x=4m处。
专题机械振动和机械波(选修3-4)(原卷版)-高三名校物理试题解析分项汇编(新课标Ⅰ版)(第05期)
3.【20xx·江西省重点中学协作体第一次联考试题】（6分）下列关于光的说法中，正确的是。
（填正确答案标号，全部选对的得6分，选对但不全的得3分。
）A.19世纪60年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并指出光也是一种电磁波B.杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波C.如果光从介质a射向介质b发生了全反射，则光在介质a中的传播速度一定大于在介质b中的传播速度D.如果光射入和射出玻璃砖的两个平面是平行的，那么射出玻璃砖的光线相对于入射光来说产生了侧移，并且入射角越大侧移越大4.【20xx·湖南省××市高三第一次模拟试题】（6分） A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，某时刻的他们的波形分别如图甲、丙所示，经过时间t（t小于A波的周期T A），这两列简谐横波的波形分别变为图乙、丁所示，则A、B两列波的波速v A、v B之比可能的是。
（填正确答案标号。
选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A.1∶1B.3∶2C.1∶3D.3∶1E.1:55.【20xx·江西省重点中学联盟十校第一次联考试题】（6分）北京时间20xx年3月11日13时46分日本仙台以东地区发生里氏9.0级强烈地震，震源深度24km，地震随后引发10m高海啸，形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带一一淹没，并于美国当地时间3月11日凌晨3时左右，抵达5700多公里以外的夏威夷群岛，造成至少3亿美元财产损失。
海啸在海洋的传播速度大约每小时500km到600km，是地震波传播速度的1/25左右。
下列说法中正确的是（填入正确选项前的字母.选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分.每错1个扣3分，最低得分为0分）A．海啸波是机械波B．美国夏威夷发生的海啸是日本发生的地震，并将该处的海水传到了美国夏威夷而引起的C．可以利用地震波传播速度与海啸传播速度的差别造成的时间差进行海啸预警D. 海啸波沿+x轴方向传播，图中a点经1/4周期时将到达10m高的波峰处E. 海啸波的频率大约1.25Hz6.【20xx·湖北省黄冈中学高三上学期期末试题】（6分）一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图示，质点A与质点B相距1 m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知（填入正确选项前的字母。
高中物理选修3-4机械波光学章节练习题(带解析)
一、单选题1．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )A．t3 和t5具有相同的动能和动量B．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为2:1C．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度2．如图所示，图（a）为某一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,（b）为P质点的振动图象。
下列说法不正确．．．的是（）A．该列波的波速为4m/st 时P质点处于波峰B． 2.75sC．该波沿x轴负方向传播D．再经过5.5s的过程中P质点经过的路程为22m3．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（）A．v1 > v2 > v3B．v1 < v2 < v3C．v1 < v3 < v2D．v1 > v3 > v24．纵波不可能产生的现象是（）A．偏振现象B．折射现象C．干涉现象D．衍射现象5．两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射，临界角分别为θ1、θ2且θ1>θ2，n1、n2分别表示玻璃对这两种单色光的折射率，v1、v2分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度，则（）A．n1<n2，v1<v2B．n1<n2，v1>v2C．n1>n2，v1<v2D．n1>n2，v1>v26．如图所示观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）①此时能明显观察到波的衍射现象②如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象③挡板前后波纹及间距离相等④如果孔的大小不变，使波源频率增大，能明显观察到衍射现象．A．只有②④B．只有②C．只有①②③D．①②③④二、多选题7．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是__________。
人教版高中物理选修3-4高三复习《机械振动与机械波、光与电磁波 》专题卷.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理孺子牛教育高三物理复习《机械振动与机械波、光与电磁波 》专题卷一、机械振动1．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝A sin π4t ，则质点( ) A ．第1 s 末与第3 s 末的位移相同 B ．第1 s 末与第3 s 末的速度相同C ．3 s 末至5 s 末的位移方向都相同D ．3 s 末至5 s 末的速度方向都相同1解析 由表达式x ＝A sin π4t 知，ω＝π4，简谐运动的周期T ＝2πω＝8 s ．表达式对应的振动图象如图所示．质点在1 s 末的位移x 1＝A sin(π4×1)＝22A 质点在3 s 末的位移x 3＝A sin(π4×3)＝22A ，故A 正确． 由前面计算可知t ＝1 s 和t ＝3 s 质点连续通过同一位置，故两时刻质点速度大小相等，但方向相反，B 错误；由x －t 图象可知，3 s ～4 s 内质点的位移为正值，4 s ～5 s 内质点的位移为负值，C 错误；同样由x －t 图象可知，在3 s ～5 s 内，质点一直向负方向运动，D 正确．答案 AD2．如图所示，A 球振动后，通过水平细绳迫使B 、C 振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是( )A ．只有A 、C 振动周期相等B ．C 的振幅比B 的振幅小C ．C 的振幅比B 的振幅大D ．A 、B 、C 的振动周期相等2解析: A 振动后，水平细绳上驱动力的周期T A ＝2πl A g ，迫使B 、C 做受迫振动，受迫振动的频率等于施加的驱动力的频率，所以T A ＝T B ＝T C ，而T C 固＝2πl C g ＝T A ，T B 固＝2π l B g>T A ，故C 共振，B 不共振，C 的振幅比B 的振幅大，所以C 、D 正确．答案CD3. 如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：(1)写出该振子简谐运动的表达式．(2)在第2 s 末到第3 s 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100 s 的总位移是多少？路程是多少？3. 解析 (1)由振动图象可得：A ＝5 cm ，T ＝4 s ，φ＝0，则ω＝2πT ＝π2rad/s 故该振子简谐运动的表达式为x ＝5sin π2t (cm) (2)由图可知，在t ＝2 s 时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断增大，加速度的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大．当t ＝3 s 时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值．(3)振子经过一个周期位移为零，路程为5×4 cm ＝20 cm ，前100 s 刚好经过了25个周期，所以前100 s 振子位移x ＝0，振子路程s ＝20×25 cm ＝500 cm ＝5 m.答案 (1)x ＝5sin π2t (cm) (2)见解析 (3)0 5 m 4.如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：(1)若摆球从E 指向G 为正方向，α为最大摆角，则图象中O 、A 、B 、C 点分别对应单摆中的____点．一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是____，势能增加且速度为正的时间范围是_____．(2)单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是( )A ．位移B ．速度C ．加速度D ．动能E ．摆线张力 (3)求单摆的摆长(g ＝10 m/s 2，π2≈10)．4. 解析 (1)振动图象中O 点位移为零，O 到A 的过程位移为正，且增大，A 处最大，历时14周期，显然摆球是从平衡位置E 起振并向G 方向运动的，所以O 对应E ，A 对应G .A 到B 的过程分析方法相同，因而O 、A 、B 、C 对应E 、G 、E 、F 点．摆动中EF 间加速度为正，且靠近平衡位置过程中加速度逐渐减小，即从F 向E 的运动过程，在图象中为C 到D 的过程，时间范围是1.5 s ～2.0 s 间．摆球远离平衡位置势能增加，即从E 向两侧摆动，而速度为正，显然是从E 向G 的运动过程，在图象中为从O 到A ，时间范围是0～0.5 s ．(2)经过同一位置时，位移、回复力和加速度不变；由机械能守恒知，动能不变，速率也不变，摆线张力F T ＝mg cos α＋m v 2l也不变；相邻两次过同一点，速度方向改变． (3)由题图可知：T ＝2 s ，由T ＝2π l g 得l ＝T 2g 4π2＝1 m. 答案 (1)E 、G 、E 、F 1.5 s ～2.0 s 0～0.5 s (2)B (3)1 m5.如图所示，一单摆悬于O 点，摆长为L ，若在O 点的竖直线上的O ′点钉一个钉子，使OO ′＝L /2，将单摆拉至A 处释放，小球将在A 、B 、C 间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，则此摆的周期是 ( )A ．2πL g B ．2π L 2g C ．2π( L g ＋ L 2g ) D ．π( L g ＋ L 2g) 5解析：根据T ＝2πL g ，该单摆有12周期摆长为L ，12周期摆长为12L ，故T ＝π L g ＋π L 2g ，故D 正确． 6． 有一个单摆，在竖直平面内做小摆角振动，周期为 2 s ．如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时，在t ＝1.4 s 至t ＝1.5 s 的过程中，摆球的 ( )A ．速度向右在增大，加速度向右在减小B ．速度向左在增大，加速度向左也在增大C ．速度向左在减小，加速度向右在增大D ．速度向右在减小，加速度向左也在减小6解析 在t ＝1.4 s 至t ＝1.5 s 的过程中，摆球在向左从平衡位置到最大位移处运动的过程中，所以速度向左在减小，加速度向右在增大，C 项正确．7． 甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知 ( )A ．两弹簧振子完全相同B ．两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙＝2∶1C ．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D ．两振子的振动频率之比f 甲∶f 乙＝1∶27解析 从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙＝2∶1，得频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2，D 选项正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k 有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A 错误；由于弹簧的劲度系数k 不一定相同，所以两振子所受回复力(F ＝－kx )的最大值之比F 甲∶F 乙不一定为2∶1，所以B 错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，所以C 正确．8. 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 ( )A ．1 HzB ．1.25 HzC ．2 HzD ．2.5 Hz8解析 由简谐运动的对称性可知，t Ob ＝0.1 s ，t bc ＝0.1 s ，故T 4＝0.2 s ，解得T ＝0.8 s ，f ＝1T＝1.25 Hz ，选项B 正确．答案 B9．一个在y 方向上做简谐运动的物体，其振动图象如图所示．下列关于图(1)～(4)的判断正确的是(选项中v 、F 、a 分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)( )A．图(1)可作为该物体的v－t图象B．图(2)可作为该物体的F－t图象C．图(3)可作为该物体的F－t图象D．图(4)可作为该物体的a－t图象9 解析采用排除法．由y－t图象知t＝0时刻，物体通过平衡位置，速度沿y轴正方向，此时速度达到最大值，加速度为0，故ABD错C对．答案 C10．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期为2 s，从最低点的位置向上运动时开始计时，它的振动图象如图所示，由图可知( )A．t＝1.25 s时振子的加速度为正，速度为正B．t＝1.7 s时振子的加速度为负，速度为负C．t＝1.0 s时振子的速度为零，加速度为负的最大值D．t＝1.5 s时振子的速度为零，加速度为负的最大值10解析弹簧振子振动时，加速度的方向总是指向平衡位置，且在最大位移处，加速度的值最大，在平衡位置处加速度的值为0，由图可知，t＝1.25 s时，振子的加速度为负；t＝1.7 s时，振子的加速度为正；t＝1.5 s时，振子的加速度为零，故A、B、D均错误，只有C正确11. (1)将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图3所示．某同学由此图象提供的信息做出的下列判断中，正确的是________．A．t＝0.2 s时摆球正经过最低点B．t＝1.1 s时摆球正经过最低点C．摆球摆动过程中机械能减小 D．摆球摆动的周期是T＝1.4 s(2)图4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时有最大正向加速度的是乙摆11解析(1)在摆球经过最低点时悬线拉力最大，t＝0.2 s时，F有正向最大值，故A选项正确；t＝1.1 s时，F有最小值，摆球不在最低点，B选项错误；周期应为T＝1.2 s，D选项错误；因振幅减小，故机械能减小，C选项正确．答案(1)AC (2)ABD(2)可从题图上看出甲摆振幅大，故B对．且两摆在同一地点、周期相等，则摆长相等，因质量关系不明确，无法比较机械能．t＝0.5 s时乙摆球在负的最大位移处，故有最大正向加速度，所以正确答案为A、B、D.12.如图所示，单摆的摆线是绝缘的，摆长为L，摆球带正电，摆悬挂于O点，在AD间摆动，当它摆过竖直线OC时便进入磁感应强度为B的有界匀强磁场，磁场方向垂直于单摆的摆动平面向里，下列说法正确的是（）A.A与D处于同一水平面B.单摆的周期T=2πL gC.单摆的振动周期T＞2πLgD.单摆向右或向左摆过同一点C时摆线的张力一样大12解析: 若不考虑带电摆球在磁场中的涡流现象，由洛伦兹力与绳的拉力不会对摆球做功可知摆球的机械能守恒，摆球到达的左、右两边最高点应处于同一水平面，A对；既然机械能守恒，摆球在任何位置的动能与没有磁场作用时一样，即单摆的周期不受影响，B对C错；摆球向左与向右经过C点时，由牛顿第二定律分别可得：T1-f洛-mg=2mvL，T2+f洛-mg=2mvL，可知向左摆过C点时摆线的张力较大，D错. 答案:AB13.如图所示，为同一个单摆分别在地球和月球上做受迫振动的共振曲线，则图线______表示的是在地球上单摆的共振曲线，可以求得该单摆的摆长为_____m，月球表面的重力加速度约为____ m/s2.13解析:当驱动力的频率等于单摆的固有频率时，单摆的振幅最大.由图像可知，此单摆在两星球上自由振动的固有频率分别为0.2 Hz与0.5 Hz,由f 固=1l2g π，f 固∝g ，地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，所以图线Ⅱ为单摆在地球上的共振曲线，且2πl g =1f 固，得2222g 9.8l 4f 4 3.140.5π==⨯⨯固≈1 m. 又22f l 1g 0.22,g 9.81.6?/.g f g f 0.5m s π⎛⎫''⎛⎫===⨯≈ ⎪ ⎪''⎝⎭⎝⎭固固固则，固 答案: Ⅱ1 m1.6 m/s 214.图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置.当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙，在板上显示出沙摆的振动位移随时间变化的关系曲线.已知木板被水平拉动的速度为0.20 m/s ，图乙所示的一段木板的长度为0.60 m,则这次实验沙摆的摆长大约为（取g=π2） （ ）A.0.56 mB.0.65 mC.1.00 mD.2.25 m14 解析:把木板拉出时间t=s/v=3 s ，沙摆振动周期T=t/2=1.5 s ，由单摆周期公式T=L 2gπ，沙摆摆长L=22T g 4π=0.56 m,选项A 正确. 答案:A 15.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；(4)为使斜面体始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)?15．解析 (1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL ，有mgsin α－k ΔL ＝0，解得ΔL ＝mgsin αk ，此时弹簧的长度为L ＋mgsin 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＝mgsin α－k(x ＋ΔL)，联立以上各式可得F 合＝－kx ，可知物块做简谐运动(3)物块做简谐运动的振幅为A ＝L 4＋mgsin αk， 由对称性可知，最大伸长量为L 4＋2mgsin αk. (4)设物块位移x 为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有水平方向f ＋F N1sin α－Fcos α＝0，竖直方向F N2－Mg －F N1cos α－Fsin α＝0，又F ＝k(x ＋ΔL)，F N1＝mgcos α，联立可得f ＝kxcos α，F N2＝Mg ＋mg ＋kxsin α为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有|f|≤μF N2，所以μ≥|f|F N2＝k|x|cos αMg ＋mg ＋kxsin α， 当x ＝－A 时，上式右端达到最大值，于是有μ≥（kL ＋4mgsin α）cos α4Mg ＋4mgcos 2α－kLsin α.二、机 械 波1.机械波的特点：（1）.前一质点带动后一质点振动，后一质点的振动必定 前一质点的振动（2）.相邻质点间必有相互（3）.各质点的 总与波源的起振方向相同（4）.各质点的振动频率（或周期）总与波源的 相同（5）.各质点在任意时刻的 总与波源的振幅相同（6）.波传播的只是振动的这种形式，各质点（7）.波也传递1答案：（1）.滞后于（2）.作用力（3）.起振方向（4）.振动频率（或周期）（5）.振幅（6）.并不随波迁移 （7）.信息和能量2 .下列说法不正确的是（ ）A ．声波在空气中传播时是纵波,在水中传播时是横波B ．波不但传送能量，还能传递信息C ．发生地震时，由振源传出的既有横波又有纵波D ．一切波的传播均需要介质2 . 答案A D3 .关于机械波，下列说法中正确的是（ ）A ．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B ．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C ．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D ．相隔一个周期的两时刻，波形相同3 .答案BD4.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。
2011高考物理(人教版)总复习：选修3-4选修3-4第一章机械振动机械波(含详细答案)
选修3-4 第一章机械振动机械波第1节机械振动1. （2009·上海）做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1／2，则单摆振动的（）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2. 一个质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是（）A.质点振动频率为4 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.在5 s末，质点速度为零，加速度最大D.在t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点位移大小相等3. 有一摆长为l的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被挡住，使摆长发生变化.现使摆球做小角度摆动，图为摆球从右边最高点M摆至左边最高点N的闪光照片（悬点和小钉未摄入），P为摆动中的最低点，每相邻两次闪光的时间间隔相等，则小钉距悬点的距离为（）A.l／4B.l／2C.3l／4D.条件不足，无法判断4. （创新题）如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动，接着其余各摆也开始振动.下列说法中正确的是（）A．各摆的振动周期与a摆相同B．各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大C．各摆的振动周期不同，c摆的周期最长D．各摆均做自由振动5. （2009·江苏）在t=0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图所示.质点A振动的周期是s；t=8 s时，质点A的运动沿y轴的方向（填“正”或“负”）；质点B在波动的传播方向上与A相距16 m，已知波的传播速度为2 m/s，在t=9 s时，质点B偏离平衡位置的位移是cm.6. (2010·上海模拟)如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线.从三个图线可知，这个物体振动的共同特点是具有，三个物体中，最简单的振动是的振动.图中心脏跳动的图线是某人的心电图,方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s，则此人的心率是次／分.7. 根据如图所示的振动图象：(1)算出下列时刻振子对平衡位置的位移.①t1=0.5 s;②t2=1.5 s.(2)将位移时间的变化规律写成x=A sin(ωt+φ)的形式并指出振动的初相位.8. 如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.根据图象回答：(1)单摆振动的频率是多大？（2）开始时刻摆球在何位置？（3）若当地的重力加速度为10 m/s2,试求这个摆的摆长是多少？9. 弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动．B、C相距20 cm．某时刻振子处于B点．经过0.5 s，振子首次到达C点．求：（1）振动的周期和频率.（2）振子在5 s内通过的路程及位移大小.（3）振子在B点的加速度大小跟距O点4 cm处P点的加速度大小的比值．10. 一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率.当驱动力的频率逐渐增大时，该物体的振幅将如何变化？11. 如图所示，两木块的质量为m 、M ，中间弹簧的劲度系数为k ，弹簧下端与M 连接，m 与弹簧不连接，现将m 下压一段距离释放，m 就做上下方向的简谐运动，振动过程中，m 始终没有离开弹簧，试求：（1）m 振动的振幅的最大值.（2）m 以最大振幅振动时，M 对地面的最大压力.答案部分第一章 机械振动 机械波第1节 机械振动 1.解析：由单摆的周期公式T=2π可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A 是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由Ek=（1/2）mv 2可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，质量改变，因此振幅改变，所以C 正确.答案：C2.解析：由振动图象，可直接得到周期T=4 s ，振动频率f=1/T=0.25 Hz ，故A 错误.一个周期内，做简谐运动的质点经过的路程是4A=8 cm ，10 s 为2.5个周期，质点经过的路程是20 cm ，B 正确.在5 s 末，质点位移最大为2 cm ，此时加速度最大，速度为零，C 正确.由图象知，在1.5 s 和4.5 s 两时刻，质点位移相等，故D 正确.答案：BCD3.解析：图中M 到P P 到N 为两个时间间隔，即在钉左侧单摆的周期是在钉右侧单摆周期的1/2，根据周期公式T=2,可得在钉左侧单摆的摆长为l/4，即小钉距悬点的距离为3l/4，故C 正确.答案：C4.解析：a 摆做的是自由振动，周期就等于a 摆的固有周期，其余各摆均做受迫振动，所以振动周期均与a摆相同. c摆与a摆的摆长相同，所以c摆所受驱动力的频率与其固有频率相等，故c摆发生共振，c摆的振幅最大.选项A、B正确.答案：AB5.解析：振动图象和波形图比较容易混淆，在读图时一定要注意横纵坐标的物理意义，避免出错.题图为波的振动图象，由图象可知周期为4 s，波源的起振方向与波头的振动方向相同且向上，t=6 s时质点在平衡位置向下振动，故8 s时质点在平衡位置向上（y轴正方向）振动；波传播到B点需要时间t1=x/v=16/2 s=8 s，故t=9 s时，质点又振动了1 s(1/4个周期)，处于正向最大位移处，位移为10 cm.答案：4 正106.解析：三个振动图线都是周期性变化的，因此，这三个物体的振动的共同特点是具有周期性；其中最简单的振动是弹簧振子的振动；由心脏跳动的图线可知，在心脏每跳一下的时间间隔内，方格纸前移距离为x=3.2×0.5 cm=1.6 cm,所以心脏跳动的时间间隔为T=x/v=8/9 s,此人的心率(每分钟心跳次数)为60/（8/9）次/分=67.5 次/分.答案：周期性弹簧振子67.57.解析：（1）由图象可知A=10 cm,T=4 s.故位移：x=Acos ωt=10 cos2πt/T=10cosπt /2 cm.①当t1=0.5 s时，cm.②当t2=1.5 s时，x2=-5（2）振子的位移表达式为x=10cosπt /2 cm=10sin(πt/ 2+π/2) cm初相位为φ=π/2.8.解析：（1）由题图乙可知T=0.8 s,则f=1/T=1.25 Hz.(2)由题图乙知t=0时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球应在B点.（3）由T=2π,得l=gT2/4π2=0.16 m.9.解析：（1）设振幅为A，由题意BC＝2A＝20 cm，所以A＝10 cm．振子从B到C所用时间t＝0．5 s，为周期T的一半，所以T＝1．0 s；f＝1/T＝1．0 Hz．。
高中物理选修3-4机械振动和机械波
高中物理学科测试试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一．单选题（共__小题）水平弹簧振子做简谐运动，如图所示．若以水平向右为坐标的正方向，振子向左经过平衡位置O点时开始计时，则振子的加速度随时间变化的图象，以下各图中正确的是（）A．B．C．D．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象．已知甲、乙两个振子质量相等，则（）A．甲、乙两振子的振幅分别为2cm、1cmB．甲、乙两个振子的相位差总为πC．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值D．第2秒末甲的加速度最大，乙的速度最大3．如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是（）A．甲、乙两摆的振幅之比为2：1B．t=2s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能最大C．甲、乙两球的摆长之比为4：1D．甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等4．如图是一个竖直悬挂的弹簧振子做简谐振动的振动的振动图象（x-t图），由图可推断，振动系统（）A．在t1到t3时刻振子的回复力力大于振子的重力B．在t3和t4时刻具有相等的总势能和相同的速度C．在t2和t5时刻具有正向最大加速度而速度为0D．在t4和t6时刻具有相同的速度和加速度在同一地点的两个单摆做简谐振动图象如图所示，则由图象可知，两单摆的（）A．摆长一定相等B．摆球质量一定相等C．摆动的最大偏角一定相等D．摆球同时改变速度方向如图所示，为甲、乙二人在同一实验室同时做单摆简谐振动的振动图象，在实验误差范围内，从图象可以知道（）A．两个摆球的摆长一定不相等B．两个摆球在平衡位置的速率一定相等C．甲单摆的振动方程为x甲=2sin tcmD．两个单摆不同相，甲比乙超前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（）A．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二．多选题（共__小题）如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线，下列说法中正确的是（）A．摆球在P与N时刻的势能相等B．摆球在P与N时刻的动能相等C．摆球在P与N时刻的机械能相等D．摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能9．一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点，相距14m，B点在A点的右方．一列简谐横波沿此长绳向右传播，当A点的位移达到正方向最大时，B点的位移恰好为零，且向下运动．经过1s后，A点的位移为零，且向下运动，而B点的位移恰好达到负方向最大，则这列简谐横波的波速可能为（）A．4m/s B．m/s C．10m/s D．14m/s10．一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图象如图乙所示，则（）A．波沿x轴负向传播B．质点P振幅比质点Q的大C．经过△t=0.2s，质点P通过的路程是2mD．质点Q比质点P先回到平衡位置如图，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=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度．取重力加速度的大小g=10m/s2．以下判断正确的是（）A．h=1.7mB．简谐运动的周期是0.8sC．0.6s内物块运动的路程是0.2mD．t=0.4s时，物块与小球运动方向相反12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知轴上x1=0处质点的振动图象如图甲所示，x2=1m 处的质点的振动图象如图乙所示，则此列波的波速可能是（）A．1000m/s B．m/s C．m/s D．m/s在光滑水平面上，有三条互相平行的不同材质的绳索，绳索的左端A、B、C齐平，EF、MN是分别与ABC平行的二条界线，且EA=EM．现让三条蝇索的左端同时沿水平面在ABC所在直线上开始振动，经一定时间后，两条绳索在MN界线处刚好起振，一条绳索在EF界线处刚好起振，如图所示．则下列说法正确的是（）A．A、B、C三列波的波速相等B．B波长最长，A、C波长一样C．B波频率最大，A、C波频率一样D．B波的波速是C波的二倍14．同一地点的甲、乙两单摆的振动图象如图所示，下列说法中正确的是（）A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲单摆的机械能比乙摆小C．两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为D．两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为15．一质点作简谐振动，振动图象如图所示，由图可知（）A．4s末速度为零，加速度为负向最大B．4s末振动系统的势能最大C．振动周期是5s，振幅是0.02mD．1s末，振动物体的速度为正向最大16．如图为某简谐运动图象，若t=0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是（）A．质点在0.7s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动B．质点在1.5s时的位移最大，方向向左C．质点在1.2s到1.4s过程中，质点的位移在增加，方向向左D．质点在1.6s到1.8s过程中，质点的位移正在增大，方向向左三．简答题（共__小题）17．如图1所示是演示沙摆振动图象的实验装置，沙摆的摆动可看作简谐运动．用测力探头和计算机组成的实验装置来测定沙摆摆动过程中摆线受到的拉力（沙摆摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图2所示的F-t图象，那么：（1）此单摆的周期为______秒．（2）利用所给数据可算出此沙摆的摆长约为______m．（结果均保留二位有效数字，g取10m/s2，π2≈10）高中物理学科测试试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一．单选题（共__小题）水平弹簧振子做简谐运动，如图所示．若以水平向右为坐标的正方向，振子向左经过平衡位置O点时开始计时，则振子的加速度随时间变化的图象，以下各图中正确的是（）A．B．C．D．答案：B解析：解：根据题意，以水平向右为坐标的正方向，振子向左经过平衡位置O点时开始计时，根据简谐运动振子的加速度与位移的关系a=-，得到t=0时刻振子的加速度a=0，而且在前半个周期内加速度为正值．简谐运动的x-t图象是正弦曲线，则a-t图象也是正弦曲线．故B正确．故选B如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象．已知甲、乙两个振子质量相等，则（）A．甲、乙两振子的振幅分别为2cm、1cmB．甲、乙两个振子的相位差总为πC．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值D．第2秒末甲的加速度最大，乙的速度最大答案：A解析：解：A、由图读出，两振子的振幅A甲=2cm，A乙=1cm，故A正确；B、两振子的频率不相等，相位差为一变量，故B错误；C、前2秒内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，故C错误；D、第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度最大，故D错误；故选：A．3．如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是（）A．甲、乙两摆的振幅之比为2：1B．t=2s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能最大C．甲、乙两球的摆长之比为4：1D．甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等答案：A解析：解：A、由图知甲、乙两摆的振幅分别为2cm、1cm，振幅之比为2：1，故A正确；B、t=2s时，甲摆在平衡位置处，重力势能最小．乙摆在振动的最大位移处，动能为零，故B错误；C、由图知：甲、乙两球的周期之比为1：2，由单摆的周期公式T=2π，得到甲、乙两摆的摆长之比为1：4，故C错误；D、因摆球摆动的最大偏角未知，不能确定摆球在最低点时的向心加速度大小，故D错误；故选：A．4．如图是一个竖直悬挂的弹簧振子做简谐振动的振动的振动图象（x-t图），由图可推断，振动系统（）A．在t1到t3时刻振子的回复力力大于振子的重力B．在t3和t4时刻具有相等的总势能和相同的速度C．在t2和t5时刻具有正向最大加速度而速度为0D．在t4和t6时刻具有相同的速度和加速度答案：B解析：解：A、有图可知在t1和t3时刻位移相同，说明经过同一位置，且位移为正，若规定向下为正方向，此时恢复力向上，F=K△x-mg，不能判断恢复力和重力的关系，故A错误；B、在t3和t4时刻，偏离平衡位置的位移大小相等，则速度大小相等，动能大小相等，整个系统能量守恒，所以总势能相等；t3时刻靠近平衡位置，t4时刻远离平衡位置，所以速度方向相同，故B正确；C、在t2时刻具有负向最大加速度而速度为0，在t5时刻具有正向最大加速度而速度为0，故C错误；D、在t4和t6时刻偏离平衡位置的位移相同，加速度相同，速度大小相等，但是速度方向不同，故D错误；故选：B．在同一地点的两个单摆做简谐振动图象如图所示，则由图象可知，两单摆的（）A．摆长一定相等B．摆球质量一定相等C．摆动的最大偏角一定相等D．摆球同时改变速度方向答案：A解析：解：A、从单摆的位移时间图象可以看出两个单摆的周期相等，根据周期公式可知，两个单摆的摆长相等，故A正确；B、周期与摆球的质量无关，故B错误；C、由于摆长相等，而振幅不同，故最大摆角一定不等，故C错误；D、从图象可以看出，位移为零的时刻不同，故改变速度方向的时刻不同，故D错误；故选A．如图所示，为甲、乙二人在同一实验室同时做单摆简谐振动的振动图象，在实验误差范围内，从图象可以知道（）A．两个摆球的摆长一定不相等B．两个摆球在平衡位置的速率一定相等C．甲单摆的振动方程为x甲=2sin tcmD．两个单摆不同相，甲比乙超前答案：D解析：解：A、由图看出，两个单摆振动周期相等，都是4s，由单摆的周期T=2得知，摆长一定相等．故A错误．B、摆球在平衡位置的速率与振幅有关，摆长相等时，振幅越大，根据机械能守恒得知，速率越大．由图看出，两单摆的振幅不等，则两个摆球在平衡位置的速率一定不相等．故B错误．C、甲单摆的振动方程为x甲=Acos=2cos t cm．故C错误．D、两个单摆步调不同，即不同相，甲比乙超前．故D正确．故选：D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（）A．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答案：C解析：解：A、在t从0到2s时间内，回复力逐渐变大，由F=-kx，知位移增大，说明振子逐渐远离平衡位置，做减速运动，故A错误；B、在t1=3s到t2=5s过程，回复力先减小为零后反向增加，说明先靠近平衡位置后远离平衡位置，故3s和5s速度方向相同；由于3s和5s回复力大小相等，故位移大小也相等，速度大小也相等，故B错误；C、在t1=5s和t1=7s时，回复力相等，根据公式F=-kx，位移相同，故C正确；D、在t从0到4s时间内，t=2s时刻弹簧振子速度为零，根据P=Fv，功率为零，故D错误；故选：C．二．多选题（共__小题）如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线，下列说法中正确的是（）A．摆球在P与N时刻的势能相等B．摆球在P与N时刻的动能相等C．摆球在P与N时刻的机械能相等D．摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能答案：AD解析：解：A、摆球在P与N时刻位移相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，故A正确；B、由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，而两点重力势能相等，则N时刻的动能小于P时刻的动能，B 错误C错误D正确；故选：AD．9．一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点，相距14m，B点在A点的右方．一列简谐横波沿此长绳向右传播，当A点的位移达到正方向最大时，B点的位移恰好为零，且向下运动．经过1s后，A点的位移为零，且向下运动，而B点的位移恰好达到负方向最大，则这列简谐横波的波速可能为（）A．4m/s B．m/s C．10m/s D．14m/s答案：BC解析：解：由题，当a点的位移达到正极大值时，b点的位移恰为0，且向下运动，得到x ab=（n+）λ，n=0，1，2，…根据题意，经过1s后，a点的位移为0，且向下运动，而b点的位移恰达到负极大值，则有t=（k+）T，k=0，1，2，…．则得到波长λ=，T=，波速v==m/s当n=0，k=0时，v=m/s；当n=1，k=1时，v=10m/s；当n=1，k=0时，v=2m/s；由于n，k都是整数，v不可能等于14m/s和4m/s．故BC正确；故选：BC．10．一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图象如图乙所示，则（）A．波沿x轴负向传播B．质点P振幅比质点Q的大C．经过△t=0.2s，质点P通过的路程是2mD．质点Q比质点P先回到平衡位置答案：AD解析：解：A、由乙图知，t=0质点A的位移为零，向上振动，故在甲图中，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A正确；B、振幅是指质点偏离平衡位置的最大位移，简谐横波传播过程中，波上所有振动质点的振幅都是相等的，故B错误；C、由乙图知，周期T=0.8s，△t=0.2s=T，由于此刻P点正向下运动，速度减小，则经过△t=0.2 s，质点通过的路程是S＜A=2m，故C错误；D、由“上下坡”法知t=0时质点P正向下振动，质点Q位于波谷，故Q先比P回到平衡位置，故D正确．故选：AD．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=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度．取重力加速度的大小g=10m/s2．以下判断正确的是（）A．h=1.7mB．简谐运动的周期是0.8sC．0.6s内物块运动的路程是0.2mD．t=0.4s时，物块与小球运动方向相反答案：AB解析：解：A、由振动方程式可得，t=0.6s物体的位移为y=0.1sin（2.5π×0.6）=-0.1m；则对小球有：h+=gt2解得h=1.7m；故A正确；B、由公式可知，简谐运动的周期T===0.8s；故B正确；C、振幅为0.1m；故0.6s内物块运动的路程为3A=0.3m；故C错误；D、t=0.4s=，此时物体在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，故D错误；故选：AB．12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知轴上x1=0处质点的振动图象如图甲所示，x2=1m 处的质点的振动图象如图乙所示，则此列波的波速可能是（）A．1000m/s B．m/s C．m/s D．m/s答案：BCD解析：解：由题，T=0.004s，x2-x1=（n+）λ，（n=0，1，2，…）故波速：v===m/s，（n=0，1，2，…）当n=0时，v=m/s当n=1时，v=m/s当n=24时，v=m/s而v=1000m/s时，n为非整数，不可能．故选：BCD在光滑水平面上，有三条互相平行的不同材质的绳索，绳索的左端A、B、C齐平，EF、MN是分别与ABC平行的二条界线，且EA=EM．现让三条蝇索的左端同时沿水平面在ABC所在直线上开始振动，经一定时间后，两条绳索在MN界线处刚好起振，一条绳索在EF界线处刚好起振，如图所示．则下列说法正确的是（）A．A、B、C三列波的波速相等B．B波长最长，A、C波长一样C．B波频率最大，A、C波频率一样D．B波的波速是C波的二倍答案：BD解析：解：AD、由图可以看出AB相同时间内传播的距离相等，C传播的距离为AB的一半，故AB 波速相等，C的波速为AB的一半，A错误，D正确；B、由图中的波形图可以看出B波长最长，AC波长一样，B正确；C、设λA=λ=λC，则λB=λ设v A=v B=v，则v C=v由λ=得：f=，则f A=，f B=，f C==2，可见AC频率不一样大，C错误；故选：BD．14．同一地点的甲、乙两单摆的振动图象如图所示，下列说法中正确的是（）A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲单摆的机械能比乙摆小C．两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为D．两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为答案：AD解析：解：A、由图看出，两单摆的周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式T=2π得知，甲、乙两单摆的摆长L相等．故A正确．B、尽管两摆的摆长和振幅相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小．故B错误．C、D、摆球经过平衡位置时刻位移为零，由图象读出两摆球先后经过平衡位置的时间间隔为，故C错误，D正确；故选：AD．15．一质点作简谐振动，振动图象如图所示，由图可知（）A．4s末速度为零，加速度为负向最大B．4s末振动系统的势能最大C．振动周期是5s，振幅是0.02mD．1s末，振动物体的速度为正向最大答案：AB解析：解：AB、4s末质点的位移为正向最大，根据a=-知，加速度为负向最大；此时速度为零，所以机械能最大，故该时刻振动系统的势能最大，故AB正确；C、由图知，振动周期为T=4s，振幅为A=0.02m．故C错误．D、1s末图象切线斜率为负值，说明速度为负向，且最大，故D错误．故选：AB16．如图为某简谐运动图象，若t=0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是（）A．质点在0.7s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动B．质点在1.5s时的位移最大，方向向左C．质点在1.2s到1.4s过程中，质点的位移在增加，方向向左D．质点在1.6s到1.8s过程中，质点的位移正在增大，方向向左答案：BC解析：解：由题：t=0时，质点正经过O点向b运动，说明向右的位移为正．A、质点在0.7s时的位移是正值，说明位移向右，位移在减小，则知质点正靠近平衡位置，故A错误．B、由图看出，质点在1.5s时的位移最大，为负值，说明位移方向向左．故B正确．C、质点在1.2s到1.4s过程中，质点的位移在增加，位移为负值，说明位移向左，故C正确．D、质点在1.6s到1.8s过程中，质点的位移正在减小，位移为负值，说明位移向左，故D错误．故选：BC三．简答题（共__小题）17．如图1所示是演示沙摆振动图象的实验装置，沙摆的摆动可看作简谐运动．用测力探头和计算机组成的实验装置来测定沙摆摆动过程中摆线受到的拉力（沙摆摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图2所示的F-t图象，那么：（1）此单摆的周期为______秒．（2）利用所给数据可算出此沙摆的摆长约为______m．（结果均保留二位有效数字，g取10m/s2，π2≈10）解析：解：（1）由F-t图象得到：拉力F的周期为T F=1.4s-1.0s=0.4s，则单摆的周期为T=0.8s．（2）根据单摆的周期公式T=2得，沙摆的摆长L===0.16m．故答案为：（1）0.80；（2）0.16。
19 选修3-4机械振动与机械波(原卷版)
十年高考分类汇编专题19 选修3-4 机械振动与机械波（2011-2020）目录题型一、简谐振动的规律 (1)题型二、利用波动规律求振动参数 (2)题型三、波形图与振动图像的综合考查 (7)题型四、波的干涉规律 (10)题型五、机械振动综合类与电磁波 (11)题型一、简谐振动的规律1.（2020 全国2）用一个摆长为80.0 cm 的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过cm（保留1 位小数）。
（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。
）某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10 个周期的时间与原单摆摆动11 个周期的时间相等。
新单摆的摆长应该取为cm。
2.（2019全国3）水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。
振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。
两波源发出的波在水面上相遇。
在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。
关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是。
（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．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化3.（2019 全国2）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3l 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，4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。
下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t 关系的是。
A. B. C. D.4.（2018 天津）一振子沿x 轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。
选修3—4机械振动、波及光学高考真题选
选修3—4 机械振动、波及光学高考真题选1．(2012·北京高考)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(A)2．(2012·全国高考)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光。
为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有：(AC)A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离3．(2012·上海高考)如图所示，简谐横波在t时刻的波形如实线所示，经过Δt＝3 s，其波形如虚线所示。
已知图中x1与x2相距1 m，波的周期为T，且2T<Δt<4T。
则可能的最小波速为___5_____ m/s，最小周期为__7/9______ s。
4．(2012·重庆高考)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的__光学______面不能用手直接接触。
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。
计算折射率时，用__d______(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_____e___(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
5．一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。
t＝0时刻振子的位移x＝－0.1 m；t＝4/3s 时刻x＝0.1 m；t＝4 s时刻x＝0.1 m。
该振子的振幅和周期不可能为：(B) A．0.1 m，8/3s B．0.1 m,8 s C．0.2 m，8/3 s D．0.2 m,8 s6．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: ( D )7．(2012·全国理综)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图14－7(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。
第13讲机械振动和机械波光选修3-4
⑪
真题思考体验
高考命题视角
由⑨⑩⑪式得 i′＞C ⑫
此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 AC 边没有光线透出． 答案 (1)＜ ＜ (2)(i) 3 (ii)没有光线透出，分析过程见解 析
真题思考体验
高考命题视角
命题角度 从近几年新课标全国卷来看，本专题考查的题型和知识
用时14个周期，因此周期为 2 s，从图象可知波长为 4 m，因此 波速为 2 m/s；从 t＝0.5 s 时刻计时，x＝1 m 处质点在平衡位 置向 y 轴负方向振动，因此 y＝－Asin ωt＝－5sin πt(cm)． (2)由几何关系可知，入射光线的入射角为 45°，由光的折射定 律 n＝ssiinn ri，可知，折射角为 r＝30°.光从玻璃进入空气发生全 反射的临界角为 sin C＝n1，求得 C＝45°.
点都相当稳定和集中．题型上看，一个是填空题或选择题， 分值是5分或6分，另一个是计算题，分值是9分或10分．知 识点上看，一个知识点是机械振动和机械波，另一个知识点 是几何光学．
真题思考体验
高考命题视角
真题思考体验
高考命题视角
真题思考体验
高考命题视角
应考策略 有关机械振动和机械波的知识应特别重视机械波的形成和 产生、机械波的特点、机械振动和机械波的图象以及机械 振动与机械波的关系．光学的内容重点掌握折射和全反射 的理解与应用，这类题往往与几何关系联系密切，要善于 运用几何关系解决问题．
真题思考体验
高考命题视角
2. (1)如图6－13－8，实线是一列简谐横波在t＝0时的波形图， 经过Δt＝0.5 s的波形图．如图6－13－8中虚线所示，已知 0<Δt<T，T为质点振动的周期，t＝0时，x＝2 m处的质点A 正向y轴正方向振动，则这列波的传播速度为________ m/s， 从t＝0.5 s时刻开始计时，x＝1 m处质点的振动方程为 ________．
专题机械振动和机械波(选修3-4)-高三名校物理试题解析分项汇编(福建版)(第01期)(原卷版)
考区具有借鉴价值的典型题，优化组合，合理编排，极限命制。
专题12机械振动和机械波（选修3-4）1．【2013·四川省成都外国语学校高三下学期考前模拟】四川在2008年和2013年近五年的时间里，分别在汶川县和芦山县发生了两次大地震、给四川人民带了巨大灾难。
下列有关说法不正确的是（）A、地震波是地球释放能量的一种方式B、地震波中的纵波比横波传播快，利用它们传播的时间差可以提前预警C、地震波与电磁波都具有多普勒效应D、地震波可以比真空中的光速传播快2．【2013•浙江省衢州二中高三下学期第三次模拟】海浪从远海传向海岸。
已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大。
一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8s。
则A．海浪拍打海岸的周期大于8sB．海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大C．悬挂在船上摆长为lm的单摆振动周期为8sD．让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显3．【2013·福建省福建师大附中高三上学期期中考试】在同一介质中两列横波沿x轴相向传播，波源分别位于x1=0和x2=1.4m处，波速均为0.4m/s，振幅均为2cm。
如图所示为t=0时刻两列波的图像，此刻P、Q两质点恰好开始振动。
下列说法中正确的是A ．t =1.5s 时，两列波恰好相遇B ．t =1.5s 时，P 点的位移为0C ．两列波相遇后，M 点的振幅为4cmD ．t =1.25s 时，N 点在平衡位置下方4．【2013·福建省福建师大附中高三5月模拟】在xOy 平面内有一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s ，M 、N 是平衡位置相距2m 的两个质点。
如图所示，在t ＝0时M 通过其平衡位置沿y 轴正方向运动，N 位于其平衡位置上方最大位移处，已知该波的周期大于1s ，则A ．该波的周期为53sB ．在t ＝13s 时，N 的速度一定为2m/s C ．从t ＝0到t ＝1s ，M 向右移动了2mD ．从t ＝13s 到t ＝23s ，M 的动能逐渐增大 5.【2013·福建省莆田一中高三6月模拟】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,P 为介质中的一个质点，其平衡位置位于x=1.5m 处，该波的传播速度为2.5m/s,则t=0.8s 时刻,质点PA.位置在x=3.5m 处B.位移沿+y 方向C.速度沿+y 方向D.加速度沿+y 方向6．【2013·福建省八闽一中协作校高三6月内部模拟】如图所示，一底端有挡板的斜面体固定在水平面上，其斜面光滑，倾角为 。
选修3-4 机械振动和机械波 光(含解析)综述
学案18选修3－4机械振动和机械波光【考情分析】【考点预测】机械振动、机械波和光是每年高考必考的内容．纵观近几年的高考，高考对该部分知识点的考查体现在以下几个方面：波动图象与波速公式的综合应用、波动图象与振动图象的结合、光的折射、光的全反射、光的折射率的测定和光的波长的测定．预计2014年高考对此部分的考查仍以上述知识为主，复习时要加强对基本概念、规律的理解、抓住简谐运动和振动图象、波的传播和波动图象、光的折射和全反射三条主线，强化典型题目的训练，掌握其分析、求解的思路和方法．考题1对机械振动和机械波的考查例1如图1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()图1A．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E．经过0.35 s，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离审题突破 ①由P 点的振动图象确定P 的振动方向和振动周期．②由波动图象结合振动图象确定波长和波速．解析 由质点P 的振动图象可知，该波沿x 轴正方向传播，A 正确；v ＝λT ＝40.2 m/s ＝20 m/s ，B 正确；质点不随波迁移，C 错；经过0.1 s ＝12T ，质点Q 的运动方向沿y 轴负方向，故D 错误；经过0.35 s ＝134T ，质点P 到达波峰，而质点Q 在波谷以上某处且在x 轴下方，故E 正确． 答案 ABE 规律总结1． 振动图象和波动图象的比较[来源:](1)已知波的传播方向判断质点的振动方向(2)已知质点的振动方向判断波的传播方向当已知质点振动方向判断波的传播方向时，仍应用上述方法，只不过是上述方法的逆向思维．突破练习1．一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t＝0时刻的波形如图2所示．此时平衡位置位于x＝3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为x a＝2.5 m，x b ＝5.5 m，则()[来源:学*科*网Z*X*X*K]图2A．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轴负方向运动C．t＝3T/4时，a质点正在向y轴负方向运动D．在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同答案 C解析由题图可以看出波长为4 m，t＝0时刻x＝3 m处的质点向上振动，可得该波向左传播．将整个波形图向左平移1.5 m时，a质点到达波峰，此时b质点正好在平衡位置，A错；将图象整体向左平移1 m，即波传播T/4时，a质点的振动状态与t＝0时刻平衡位置在3.5 m处的质点振动状态一样，即处在平衡位置上方并向y轴正方向运动，B错；将图象整体向左平移3 m，即波传播3T/4时，a质点的振动状态与t＝0时刻平衡位置在5.5 m处的b质点的振动状态一样，即处在平衡位置下方并向y轴负方向运动，C对；a、b质点相隔3 m，即相差3T/4，不可能出现位移和速度相同的情况，故D错．2．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形图如图3中实线所示，此时波刚好传到P 点，t＝0.6 s时恰好传到Q点，波形如图中虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，下列说法正确的是()图3[来源:Z,xx,]A．当t＝0.6 s质点a速度沿y轴负方向B．质点P在这段时间内沿x轴正方向移动了30 mC．质点c在这段时间内通过的路程为30 cmD ．当t ＝0.5 s 时，质点b 、P 的位移相同 答案 D解析 由题意知波是沿x 轴正方向传播的，则每个质点的振动状态都落后于其左侧相邻质点的振动，即其左侧相邻质点此时的位置即为该质点下一时刻即将到达的位置，因t ＝0.6 s 时，质点a 左侧相邻质点处于a 质点上方，故质点a 此时必向上振动，A 错误．波动的过程是振动状态向前传播的过程，介质中的质点只是在各自的平衡位置上下做简谐运动，并不随波向前传播，B 错误．由于t ＝0.6 s 时波前位于质点c 右侧半个波长处，可知质点c 已经振动了半个周期，则其通过的路程为20 cm ，故C 错误．因在0.6 s 时间内波向前传播了3/4波长的距离，可知波的周期T ＝0.8 s ．当t ＝0.5 s 时，波向前传播了5/8个波长的距离，即此时每个质点的位移与其左侧相距Δx ＝58λ＝25 m 处的质点在t ＝0时的位移相同，由题图知质点b 、P 左侧25 m 处两质点在t ＝0时恰好位于同一波谷左右两侧对称位置上，位移相等，故t ＝0.5 s 时b 、P 两质点的位移也必相等，D 正确．3． 如图4所示，一列简谐横波沿x 轴传播，t 1时刻波形为图中实线所示，t 2时刻波形如图中虚线所示．已知Δt ＝t 2－t 1＝0.5 s ，且3T <Δt <4T .图4(1)如果波向右传播，波速多大？(2)如果波向左传播，在这段时间内质点O 运动的路程是多大？ 答案 (1)26 m/s (2)300 cm解析 (1)由题图可知：λ＝4 m ，A ＝20 cm 如果波向右传播：314T ＝0.5 sv ＝λT v ＝26 m/s(2)如果波向左传播，则质点O 运动了n ＝334个周期质点O 运动的路程s ＝4nA ＝300 cm 考题2 对光的折射、全反射的考查例2 (2013·天津·8)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图5，O 点为圆心，OO ′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( )图5A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑审题突破 ①光恰好发生全反射时满足sin θ＝1n .②光屏PQ 上的光斑有折射光线和反射光线照射的光斑．解析 当入射角θ逐渐增大时，A 光斑先消失，说明玻璃对A 光的 折射率大于对B 光的折射率(n A ＞n B )，所以νA ＞νB ，v A ＜v B ，选项A 正确，B 错误．当A 光、B 光都发生全反射时，光屏上只有1个光 斑，选项C 错误，D 正确． 答案 AD[来源:学科网] 技巧方法光的折射和全反射问题的解题技巧1． 在解决光的折射问题时，应先根据题意分析光路，即画出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解，找出临界光线往往是解题的关键．2． 分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况．3． 在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键． 突破练习4． 如图6所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC ，∠A ＝30°，它对红光的折射率为n 1，对紫光的折射率为n 2，在距AC 边d 处有一与AC 平行的光屏，现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB 边射入棱镜．图6(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少？(2)若两种色光都能从AC 面射出，求在光屏MN 上两光点的距离． 答案 (1)n 2n 1 (2)d (n 24－n 22－n 14－n 21) 解析 (1)v 红＝c n 1，v 紫＝c n 2所以v 红v 紫＝n 2n 1(2)画出两种色光通过棱镜的光路图，如图所示，由几何关系知i ＝30°， 由图得 sin r 1sin 30°＝n 1 sin r 2sin 30°＝n 2x ＝d (tan r 2－tan r 1)＝d (n 24－n 22－n 14－n 21)5． (2013·重庆·11(2))利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在图7所示的光路中，A 为激光的出射点，O 为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO 过半圆顶点．若某条从A 点发出的与AO 成α角的光线，以入射角i 入射到半圆弧上，出射光线平行于AO ，求此玻璃的折射率．图7答案sin isin (i －α)解析 如图所示，由几何关系知： i ＝α＋r 所以r ＝i －α所以此玻璃的折射率n ＝sin i sin r ＝sin isin (i －α)考题3 对光的本性和光学实验的考查例3 (2012·天津·6)半圆形玻璃砖横截面如图8所示，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光( )图8A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．若a 光照射某金属表面能发生光电效应，则b 光也一定能D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大解析 由题图可知，b 光发生了全反射，a 光没有发生全反射，即a 光发生全反射的临界角C a 大于b 光发生全反射的临界角C b ，根据sin C ＝1n ，知a 光的折射率较小，即n a <n b ，根据n ＝c v ，知v a >v b ，选项A 正确；根据n ＝sin θ1sin θ2，当θ1相等时，θ2a >θ2b ，选项B 错误；光的折射率越大，频率越高，波长越小，即νa <νb ，λa >λb ，因此a 光照射金属表面时能发生光电效应，则b 光也一定能，选项C 正确；根据条纹间距公式Δx ＝ld λ知，通过同一装置时a 光的相邻亮条纹间距较大，选项D 正确． 答案 ACD例4(2012·浙江·21)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图9所示．图9(1)在图10中画出完整的光路图：图10(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图11所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．图11解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播方向．光路图如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，则sin θ1＝5.3 5.32＋42＝0.798，sin θ2＝2.22.22＋3.62＝0.521所以该玻璃砖的折射率n＝sin θ1sin θ2＝0.7980.521＝1.53(3)由题图可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.答案(1)见解析图(2)1.53(说明：±0.03范围内都可)(3)A突破练习6．对图12所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断准确无误的是()图12A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹答案BC解析甲图是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错．7．下列说法正确的是() A．光纤通信的工作原理是全反射的原理，具有容量大、抗干扰性强等优点B．自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象答案ABC解析根据光学常识可知选项A、B正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，选项C正确；衍射现象的明显程度与缝的宽度(或障碍物的尺寸)和光的波长有关，缝越窄(或障碍物的尺寸越小)，波长越长，衍射现象越明显，与红外线相比，紫外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，选项D错误．8．(2012·福建·19(1))在“双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图13所示)：图13①下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)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，应使测微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，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝an－1②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图14所示，其示数为______mm.图14答案①A②1.970解析①放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误．②按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.例5(2013·全国新课标Ⅱ·34(2)) (10分)如图15，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A ＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．图15(i)求三棱镜的折射率．(ii)在三棱镜的AC边是否有光线透出，写出分析过程．(不考虑多次反射)解析(ⅰ)光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点．设光线在P 点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r′、折射角依题意也为i，由几何关系知i＝60°①由折射定律有sin i＝n sin r ②n sin r′＝sin i ③由②③式得r＝r′④OO′为过M点的法线，∠C为直角，OO′∥AC.由几何关系有∠MNC＝r′⑤由反射定律可知∠PNA＝∠MNC ⑥联立④⑤⑥式得∠PNA＝r ⑦由几何关系得r＝30°⑧联立①②⑧式得n＝3⑨(ⅱ)设在N点的入射角为i′，由几何关系得i′＝60°⑩此三棱镜的全反射临界角满足n sin C＝1 ⑪由⑨⑩⑪式得i′＞C此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出．答案见解析评分细则 1.第(ⅰ)问7分．a.写出①②③④式给3分，用其他方式求解，结果正确的，同样给分．若考生没有画出光路图，字母表达意思不清楚，思维混乱，不给分．b．写出⑤⑥⑦⑧⑨式给4分．用其他方式求解，结果正确的，同样给分．c．若考生没有写出关于r的求解过程，但能够正确地画出光路图，说明利用几何关系求得r＝30°，并写出公式n＝sin isin r＝3，同样给分．若考生没有写出r的求解过程，也没有正确地画出光路图，虽然写出了r＝30°，且写出公式n＝sin isin r＝3，但只能给2分．2．第(ⅱ)问3分．a．写出入射角的大小，给1分．利用⑪式求出临界角的大小，给1分．由入射角和临界角的大小关系得出结论，给1分．b．没有进行比较，而是直接给出结论的，不给分．知识专题练训练18[来源:Z§xx§]1．(1)如图1所示是用双缝干涉测光波波长的实验装置示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏．下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()图1A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离(2)一列简谐横波由质点A向质点B传播，已知A、B两点相距4 m，这列波的波长大于2 m而小于20 m．如图2甲、乙表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象．求波的传播速度．图2答案 (1)BC (2)403 m/s 或407 m/s解析 (2)由振动图象读出T ＝0.4 s.分析图象可知：t ＝0时刻，质点A 位于＋y 方向最大位移处，而质点B 则正经过平衡位置向－y 方向运动．所以A 、B 间距4 m ＝⎝⎛⎭⎫n ＋34λ，λ＝16(4n ＋3) m ，其中n ＝0,1,2，…因为这列波的波长大于2 m 而小于20 m ，所以n 有0、1两个可能的取值． 即λ1＝163 m ，λ2＝167m因v ＝λT ，所以v ＝403 m/s 或407m/s2． (1)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时O 点沿y 轴正方向振动，t ＝0.2 s 的波形如图3所示，此时x ＝2 m 处的质点第1次到达波峰．图3①此时O 点的振动方向； ②求波速．(2)如图4所示，14圆形玻璃砖放在水平桌面上，圆心为O ，半径为R ，激光束垂直OB射向玻璃砖，入射点在C 点时，出射光线过水平桌面上的D 点，已知OC ＝R2，OD ＝3R .求：图4①该玻璃砖的折射率；②要使A 点右侧桌面光斑消失，入射点应向哪端移动． 答案 (1)①沿y 轴负方向 ②20 m/s (2)①3 ②向上移动 解析 (1)①沿y 轴负方向②x ＝2 m 处的质点第1次到达波峰，可知t ＝12T ＝0.2 s波速为v ＝λT ，由题图知λ＝8 m[来源:学科网ZXXK]解得：v ＝20 m/s(2)①入射点在C 点时，sin i ＝OC R ＝12，i ＝30° r ＝i ＋∠Dtan ∠D ＝R2OD －R cos 30°＝33，∠D ＝30°，r ＝60°n ＝sin rsin i＝ 3②当入射点向上移动时，光在AB 弧面上的入射角增大，大于或等于临界角时发生全反射，A 点右侧桌面光斑消失．3． (1)一列简谐横波在t ＝0时刻波形图如图5所示．介质中x ＝2 m 处的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y ＝10sin 5πt cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是 ()图5A ．振幅为20 cm B．传播方向沿x 轴负向C ．P 点第一次回到平衡位置的时刻为0.2 sD ．传播速度为10 m/s(2)如图6所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．求此玻璃的折射率．图6答案 (1)CD (2) 3解析 (1)由已知条件可知该横波的振幅为10 cm ，波长为4 m ，角速度为5π rad/s ，故周期为0.4 s ，波速为10 m/s.P 点的起振方向沿y 轴正方向，故波沿x 轴正方向传播．P 点第一次回到平衡位置的时间为半个周期(0.2 s)，故选项A 、B 错误，C 、D 正确． (2)作出光线在玻璃球内的光路图，如图所示．A 、C 为折射点，B 为反射点，作OD 平行于入射光线，故∠AOD ＝∠COD ＝60° 所以∠OAB ＝30°此玻璃的折射率n ＝sin 60°sin 30°＝ 34． (1)一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a 、b .已知a光的频率小于b 光的频率，下列光路图正确的是( )(2)如图7所示，S 1、S 2是同一种介质中相距4 m 的两个波源，其在垂直纸面方向振动的周期分别为T 1＝0.8 s 和T 2＝0.4 s ，振幅分别为A 1＝2 cm 和A 2＝1 cm ，在介质中形成的机械波的波速为v ＝5 m/s.S 是介质中一质点，它到S 1的距离为3 m ，且SS 1⊥S 1S 2，在t ＝0时刻，S 1、S 2同时开始垂直纸面向外振动，试求：图7①S 1、S 2在t ＝0时的振动传到S 质点的时间差； ②t ＝10 s 时质点S 离开平衡位置的位移大小． 答案 (1)D (2)①0.4 s ②2 cm解析 (2)①由题意可知SS 2＝5 m[来源:学&科&网] 从t ＝0时刻开始，S 1的振动传到S 质点所用的时间为： t 1＝SS 1v ＝0.6 s从t ＝0时刻开始，S 2的振动传到S 质点所用的时间为： t 2＝SS 2v ＝1 sS 1、S 2在t ＝0时的振动传到S 质点的时间差： Δt ＝t 2－t 1＝0.4 s②t ＝10 s 时质点S 按S 1的振动规律已经振动了： Δt 1＝t －t 1＝9.4 s ＝(11＋34)T 1即t ＝10 s 时S 1引起质点S 的位移大小为： x 1＝A 1＝2 cmt ＝10 s 时质点S 按S 2的振动规律已经振动了：Δt 2＝t －t 2＝9 s ＝(22＋12)T 2即t ＝10 s 时S 2引起质点S 的位移为x 2＝0t ＝10 s 时质点S 离开平衡位置的位移为S 1和S 2分别引起质点S 位移的矢量和，所以可得： x ＝2 cm5． (1)近年来全球地震频发已引起全球的高度关注．某实验室一种简易地震仪，如图8所示，由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成．在某次地震中同一震源产生的地震横波和地震纵波的波长分别为10 km 和20 km ，频率为0.5 Hz.假设该地震波的震源恰好处在地震仪的正下方，观察两振子相差5 s 开始振动，则地震仪中的两个弹簧振子振动的频率等于________．地震仪的竖直弹簧振子P 先开始振动，震源距地震仪约________．图8(2)“光纤之父”高锟获得2009年诺贝尔物理学奖的理由为“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用，光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图9所示，为保证从光纤一端入射的光信号不会通过包层“泄漏”出去，光在光纤内部由纤芯射向纤芯与包层的界面时须发生________，故纤芯的折射率一定________(填“大于”、“小于”或“等于”)包层的折射率．若已知某光纤纤芯的折射率为n ，光纤总长度为L ，且暴露在空气中．光从光纤一端以某一角度入射时，恰好能使入射的光信号无“泄露”，求光在光纤内部传播所需要的时间(已知光在真空中的传播速度为c )．图9答案 (1)0.5 Hz 50 km (2)全反射 大于 n 2L /c解析 (1)当地震波的频率与弹簧振子的频率相同时发生共振，所以弹簧振子的频率为0.5 Hz ，距离震源的距离：x ＝(20－10)×5 km ＝50 km.(2)当光在纤芯与包层的界面发生全反射时，光信号不会泄露出去；而发生全反射的条件是从折射率大的介质进入折射率小的介质；光在光纤中的速度v ＝cn ，设临界角为C ，则sin C ＝1n ，由运动学公式L ＝v t sin C ＝c n ·t ·1n ，所以t ＝n 2Lc.6． (1)一列简谐横波沿x 轴负方向传播．图10甲是t ＝1 s 时的波形图，图乙是该列波中某振动质点的振动图象，求： ①该波的传播速度．②图甲中x ＝5 m 处的质点在振动过程中的位移随时间变化的关系式(不要求推导过程)．图10(2)有一折射率为n 的长方体玻璃砖ABCD ，其周围是空气，如图11所示．当入射光线从它的AB 面以入射角α射入时，图11[来源:学+科+网]①要使光线在BC 面发生全反射，证明入射角应满足的条件是sin α≤n 2－1.(BC 面足够长)②如果对于任意入射角(α≠0°且α<90°)的光线都能在BC 面发生全反射，则玻璃砖的折射率应取何值？答案 (1)①1 m/s ②y ＝－2sin π2t m (2)①见解析 ②n ≥ 2解析 (1)①由题图甲知λ＝4 m 由题图乙知T ＝4 s 故v ＝λT＝1 m/s②由题图甲及图乙知所求关系式为y ＝－2sin π2t m(2)①如图所示，要使光线在BC 面发生全反射，首先应满足： sin β≥1n式中β为光线射到BC 面时的入射角．由折射定律有： sin αsin (90°－β)＝nsin 2 β＋cos 2 β＝1联立解得[来源:] sin α≤n 2－1②如果对于任意入射角的光线都能在BC面发生全反射，即0°<α<90°时，进入玻璃砖的光线都能在BC面发生全反射，则只有当n2－1≥1才能满足上述条件，故n≥ 2. 7．(1)如图12所示，S为波源，其频率为100 Hz，所产生的简谐横波沿直线同时向左、右传播，波速为80 m/s，该波的波长为________；P、Q是波传播途径中的两点，已知SP ＝4.2 m，SQ＝1.4 m，则当S经过平衡位置并向上运动时，P在________，Q在________(填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”)．图12(2)如图13所示，用折射率为2的透明物质做成内、外半径分别为r a＝0.10 m、r b＝0.20m的空心球，内表面涂上能完全吸光的物质，不考虑光在介质内部传播时的反射光线．问：图13①当一束平行光射向此球时，有一部分光被吸光物质吸收掉，求平行入射光束中的这部分光的横截面积？②增大涂有吸光物质的内表面的半径，使得进入此球的光全部被吸光物质吸收，则内表面的半径应该变为多大？答案(1)0.8 m波谷波峰(2)①6.28×10－2 m2②210m解析(2)①不被内球吸收的边界光线是与内圆相切的光线AB，如图甲被吸收掉的光束面积为：S＝πR2根据折射定律得：n＝sin isin r 根据几何关系得：R＝r b sin ir a＝r b sin r联立解得：S ＝πn 2r 2a ＝6.28×10－2 m 2②当内径增大后，射向该球的上方边界光线折射后与内圆相切的光线为A ′B ′，如图乙根据折射定律得：n ＝sin i sin C其中i ＝90°根据几何关系得：r a ′＝r b sin C联立解得r a ′＝r b n ＝210m 8． (1)波速相等的两列简谐横波都沿x 轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图14甲、乙所示，其中P 、Q 处的质点均处于波峰，关于这两列波，下列说法正确的是 ( )图14A ．P 、Q 、M 处质点的振幅均为10 cmB ．甲波中P 处质点比M 处质点先回到平衡位置C ．乙波更容易观察到明显的衍射现象D ．如果这两列波相遇可能发生稳定的干涉图样(2)某种材料的三棱镜面ABC 如图15所示，底边BC 水平且镀银，其中∠A ＝90°，∠B ＝60°，一束竖直向下的光束从AB 边上的M 点入射，经过BC 面反射后，从AC 边上的N 点平行于BC 边射出，且MN 连线平行于BC .图15求：①光线在M 点的折射角；②三棱镜的折射率．(可用根式表示)答案 (1)ABC (2)①15° ②6＋322解析 (1)介质中各质点的振幅都相等．A 正确；由于波沿x 轴正方向传播，所以甲波中P 处质点比M 处质点先回到平衡位置，B 正确．波长越长，越容易观察到明显的衍射现象，C 正确；由于两波的频率不同，所以这两列波相遇不能发生稳定的干涉图样，D 错误．(2)光路图如图所示因为∠A ＝90°，∠B ＝60°，∠C ＝30°由几何关系可得∠1＝∠2＝60°∠NMQ ＝30°，∠MNQ ＝60°根据折射定律，可得：∠PMQ ＝∠PNQ根据反射定律，可得：∠PMN ＝∠PNM即为∠NMQ ＋∠PMQ ＝∠MNQ －∠PNQ可知，折射角∠PMQ ＝15°则折射率为n ＝sin 60°sin 15°＝6＋322。
机械振动机械波光高三物理选修3-4经典练习
机械振动机械波光高三物理选修3-4经典练习机械振动一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分。
在每小题给出的四个选项中，1-10题只有一个选项符合题目要求，11-15题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列关于振动的说法正确的是（）A．物体的振动范围就是振幅B．振幅是标量描述振动强弱的物理量C．物体每完成一次全振动，都会通过平衡位置一次D．物体振动的周期越长，振动系统的能量就越强2．将秒摆的周期变为1s，R表示为地球的半径。
下列措施可行的是（）A．将摆球的质量减半B．将单摆的振幅减半C．将单摆拿到距地面R处的地方D．将单摆的摆长减为原来的四分之一3．如图所示为一质点做简谐运动的振动图象。
则在t1和t2两个时刻这个质点具有相同的物理量是（）A．加速度B．速度C．位移D．回复力4．如图所示，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，物体B与轻弹簧水平连接在竖直墙上，两物体在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动，若弹簧的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移位x时，两物体间的摩擦力的大小等于（）A．0 B．kx C．kxm/M D．kxm/(M+m)5．有一台机器正在运转，当其飞轮转得很快的时候，机器的振动并不是很强烈。
切断电源，飞轮逐渐慢下来，到某一时刻，机器发生强烈的振动，此后飞轮转得很慢，机器振动又减弱。
这种现象说明（）A．纯属偶然现象，并无规律B．在某一时刻，飞轮的惯性最大C．在某一时刻，飞轮的频率最大D．在某一时刻，飞轮转动的频率与机身的固有频率相同6．某一单摆在地面上振动的周期为T1，移到距地面高度为h的山顶时，振动的周期为T2，地球半径为R，则T1:T2为（）A．(R+h)/R B．R/(R+h) C．R2/(R+h)2D．(R+h)2/R27．做简谐运动的弹簧振子，其周期为T，则以下说法中正确的是（）A．t时刻和t+Δt时刻，振子振动的位移大小相等，方向相同，则Δt一定等于T的整数倍B．t时刻和t+Δt时刻，振子振动的速度大小相等，方向相反，则Δt一定等了T/2的整数倍C．若Δt=T，则在t时刻和t＋Δt时刻振子振动的加速度一定相等D．若Δt＝T/2，则在t时刻t＋Δt时刻弹簧的长度一定相等8．摆长为L的单摆做简谐振动，若从某时刻开始计时，（取作t=0），当振动至t=时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的（）9．有一天体半径为地球半径的2倍，平均密度与地球相同，在地球表面走时准确的摆钟移到该天体的表面，秒针走一圈的实际时间为（）A．1/2min B．/2min C．min D．2min10．如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于a位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到b位置。
专题16机械振动和机械波(选修3-4)(原卷版)决胜高考之全国名校试题物理分项汇编系列(第1季)
重庆理综卷物理部分有其特定的题命模板，无论是命题题型、考点分布、模型情景等，还是命题思路和发展趋向方面都不同于其他省市的地方卷。
为了给重庆考区广大师生提供一套专属自己的复习备考资料，学科网物理解析团队的名校名师们精心编写了本系列资料。
本资料以重庆考区的最新名校试题为主，借鉴并吸收了其他省市最新模拟题中对重庆考区具有借鉴价值的典型题，优化组合，合理编排，极限命制。
专题16机械振动和机械波（选修3-4）一、单项选择题A．波1速度比波2速度大B．相对于同一障碍物，波2比波1更容易发生衍射现象C．这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象D．这两列波传播的方向上运动的观察者，听到的这两列波的频率均与从声源发出时的频率相同图1A ．质点b 的振幅为0B ．经过0.25s ，质点b 沿x 轴正向移动0.5mC ．从t=0时刻起，质点c 比质点a 先回到平衡位置D ．在t=0时刻，质点a 、c 所受的回复力大小之比为1:24.【2014·江西省新余一中、宜春中学高三9月联考】一列简谐波沿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，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是（）x/m y/cm O 4 -42 -2 1 2abA ．此列波的波长为2.5mB ．此列波的频率为2HzC ．此列波的波速为2.5m/sD ．此列波的传播方向为沿x 轴正方向传播二、多项选择题6.【2013•重庆市九校联盟高2013届高三上期期末】下列四幅图的有关说法中正确的是A ．由两个简谐运动的图像可知：它们的相位差为2π或者π B ．当球与横梁之间存在摩擦的情况下，球的振动不是简谐运动C ．频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱D ．当简谐波向右传播时，质点A 此时的速度沿y 轴正方向A ．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2x /cm t /sO4A.两个简谐振动的图象 yxOAD.一列简谐波C.水槽中两列波干涉的图样B.球在弹力、摩擦力作用下运动等 横梁球vA．此时P（-2m，0cm）、Q(2m，0cm)两点运动方向相同B．再经过0.5s质点N刚好在（-5m，20cm）位置C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HzD．波的频率与波源的振动频率无关三、非选择题①绳的左端振动经多长时间传播到质点N；②质点N第一次出现在波峰时，绳的左端已振动所通过的路程．12.【2013•重庆市高2013级二诊】一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如题1l图2所示，经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置，求：①波的传播速度大小；②质点b第一次出现波峰的时刻t．15.【2014·银川一中2014届高三月考】取一根柔软的弹性绳，将绳的右端固定在竖直墙壁上，绳的左端自由，使绳处于水平伸直状态．从绳的端点开始用彩笔每隔0.50m标记一个点，依次记为A、B、C、D……如图所示．现用振动装置拉着绳子的端点A沿竖直方向做简谐运动，若A点起振方向向上，经0.1s第一次达正向最大位移，此时C点恰好开始起振，则。
专题机械振动和机械波(选修3-4)-高考物理试题分项版解析(原卷版)
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）1.【2014·浙江卷】下列说法正确的是（ ）A.机械波的振幅与波源无关B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关2.【2014·浙江卷】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20cm ，周期为3.0s 。
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10cm 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.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s3．【2014·天津卷】平衡位置处于坐标原点的波源S 在y 轴上振动，产生频率为50Hz 的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s ，平衡位置在x 轴上的P 、Q 两个质点随波源振动着，P 、Q 的x 轴坐标分别为m 3m 5.3-==Q P x x 、，当S 位移为负且向－y 方向运动时，P 、Q 两质点的A ．位移方向相同、速度方向相反B ．位移方向相同、速度方向相同C ．位移方向相反、速度方向相反D ．位移方向相反、速度方向相同4.【2014·安徽卷】在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。
法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。
已知单摆摆长为l ，引力常量为G ，地球质量为M ，摆球到地心的距离为r ，则单摆振动周期T 与学科网距离r 的关系式为（ ）A. l GM r T π2=B. GM l r T π2=C. l GM r T π2=D. GMr l T π2= 5.【2014·山东卷】一列简谐横波沿直线传播。
(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，当它每次经过同一地址时，可能不相同的物理量是( )．A．位移B．速度C．加快度D．回复力答案 B2．两个相同的单摆静止于平衡地址，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摇动，1 2 1 2它们的频率与振幅分别为f1、 f2和 A1、A2，则 ( )．答案 CA． f1＞f 2，A1＝A2 B．f1＜f2，A1＝A2 C． f 1＝ f2， A1＞ A2 D． f1＝ f2，A1＜ A21．(单项选择 )若单摆的摆长合适变大，摆球的质量由20 g 增加为40 g，摆球走开平衡地址的最大角度不变，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．(单项选择 )以下列图，两根完满相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块拘束在圆滑水平面上，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．以下列图，弹簧振子在B、C 间振动， O 为平衡地址， BO＝ OC＝ 5 cm，若振子从 B 到 C 的运动时间是 1 s，则以下说法正确的选项是( )．答案 DA．振子从 B 经 O 到 C 完成一次全振动B．振动周期是 1 s，振幅是 10 cmC．经过两次全振动，振子经过的行程是20 cmD．从 B 开始经过 3 s，振子经过的行程是 30 cm2．以下列图，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 BA．1 Hz B．1.25 HzC． 2 Hz D． 2.5 Hz如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块组成弹簧振子，该物块是由a、 b 两个小物块粘在一起组成的．物块在圆滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为 T0 .当物块向右经过平衡地址时，a、b 之间的粘胶脱开；此后小物块 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< <14．以下列图，质量为 M、倾角为α的斜面体 (斜面圆滑且足够长 )放在粗糙的水平川面上，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，且物块在此后的运动中，斜面体向来处于静止状态．重力加快度为 g.(1)求物块处于平衡地址时弹簧的长度；(2)选物块的平衡地址为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相关于平衡地址的位移，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 mg sin α－k L＝0 解得mgsin αmgsin αL＝，此时弹簧的长度为 L＋，k k(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＝mgsin α－k(x＋ L)，联立以上各式可得 F 合＝－ kx 可知物块做简谐运动。
高中物理选修3-4机械振动与机械波
高中物理学科测试试卷学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________评卷人得分一．单选题（共__小题）如图所示，波源S从平衡位置（y=0）开始振动，运动方向竖直向上（y轴正方向），振动周期T=0.01s，产生的简谐波向左、右沿水平方向向P、Q传播，波速均为80m/s，经过一段时间P、Q两点均开始振动．已知SP=1.2m，SQ=3.2m，若以Q点开始振动的时刻做为计时起点，则在下图的振动图象中，能正确描述P点振动情况的是（）A．B．C．D．答案：D解析：解：由v=得：λ=vT=80×0.01m=0.8m得：SP=1.2m=1λ，SQ=3.2m=4λ．所以当波传到Q点时，波源S已经振动时间为4T，此时波源S正通过平衡位置向上振动，P点正通过平衡位置向下振动．故以Q点开始振动的时刻做为计时起点，D图象能正确描述P点振动情况．故D正确．故选：D．2．甲、乙两单摆在同一地点做简谐运动的图象如图，由图可知（）A．甲和乙的摆长一定相等B．甲和乙的摆球质量一定相等C．甲和乙的摆角一定相等D．摆到平衡位置时，甲和乙摆线所受的拉力一定相等答案：A解析：解：A、由图可知，甲和乙两摆的周期相同；则由单摆的周期公式T=2π可知，两摆的摆长一定相同；故A 正确；B、因为单摆的周期与摆球质量无关，故B错误；C、摆长相同，而甲的振幅大，故甲摆的摆角大，故C错误；D、在最低点时，拉力与重力的合力充当向心力，则有：F-mg=m解得：F=m（g+）因为摆长相等，但偏角不同，故到达底部时的速度不同；同时因为质量不同；故拉力不一定相同；故D错误；故选：A ．如图所示，一个弹簧振子在A 、B 间做简谐运动．“O”是平衡位置，以某时刻为计时零点（t=0），经过周期，振子具有正向的最大加速度，那么下图中四个振动图线，哪一个能正确反映振子的振动情况（）A．B．C．D．答案：A解析：解：因为周期时，振子具有正方向的最大加速度，由简谐运动的特征：a=-可知，t=振子位于负向最大位移处，说明t=0时刻振子的位移为0，且向负方向运动，故A正确，B、C、D错误．故选：A．4．图甲为一列横波在t=1.0时的波动图象，图乙为该波中x=2m处质点P的振动图象，下列说法正确的是（）A．波速为4m/s B．波沿x轴正方向传播C．再过1.0s，P点的动能最大D．再过1.25s，P点振动路程为0.5cm答案：C解析：解：A、由图λ=4m，T=2s，则波速v==2m/s．故A错误，B、由振动图象上t=1s时刻，读出P点的速度方向沿y轴负方向，则波沿沿x轴负方向传播．故B错误．C、再过1.0s，P点回到平衡位置，动能最大．故C正确．D、t=1.25s==，在时间内P点振动路程S1=2A=0.4cm，根据数学知识，P点时间内振动路程是0.5A=0.1cm，则在时间内P点振动路程S2＞0.5cm．则再过1.25s，P点振动路程大于0.5cm．故D错误．故选C5．如图（a），一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图（b）是振子做简谐运动时的位移-时间图象．则关于振子的加速度随时间的变化规律．下列四个图象中正确的是（）A．B．C．D．答案：C解析：解：根据简谐运动振子的加速度与位移的关系a=-，得到t=0时刻振子的加速度a=0，而且在前半个周期内加速度为负值．简谐运动的x-t图象是正弦曲线，则a-t图象也是正弦曲线．故C正确．故选：C如图甲所示，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=t1时刻，振子的动能最大C．在t=t2时刻，振子的位置在a点D．从t1到t2，振子正从O点向a点运动答案：B解析：解：A、振子的周期是振子完成一个周期性变化所用的时间，由图直接读出其周期T=2t1；故A错误；B、由图乙知在t=t1时刻，振子的位移为零，正通过平衡位置，速度最大，动能最大，故B正确．C、在t=t2时刻，振子的位移为正向最大，振子的位置在b点，故C错误．D、从t1到t2，振子的位移从0变化到正向最大，说明正从O点向b点运动．故D错误．故选：B7．老师为演示简谐横波的形成过程，挑了30个身高差不多的同学在操场上排成一排，相邻同学间隔0.5m，然后从排头的同学开始，周期性地做蹲下、站起的动作，后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动，并一个一个依次向后传，每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4s，则（）A．为使模拟较为成功，同学们应尽量匀速地蹲下、站起B．从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时15sC．第一位同学和第五位同学的动作总是相反D．第一位同学和第四位同学的动作总是相反答案：C解析：解：A、每位同学蹲下、站起过程中做的是简谐运动，是变速运动，故A错误．B、后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动，则从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时29×0.5s=14.5 s．故B错误．C、D、每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4s，则简谐运动的周期为T=4s，波传播一个波长的时间也为4s．而后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动，相邻同学间隔0.5m，则波长为λ=×0.5m=×0.5m=4m，第一位同学和第五位同学相距2m，等于半个波长，所以第一位同学和第五位同学的动作总是相反，故C正确，D错误．故选：C．如图所示实线和虚线分别是同一个单摆在A、B两个大小相同的星球表面的振动图象，其中实线是A星球上的，虚线是B星球上的，则两星球的平均密度ρA：ρB是（）A．1：2B．：1C．4：1D．8：1答案：C解析：解：由图示图象可知，2T A=T B，由单摆周期公式T=2π故万有引力等于重力，又M=ρ•πR3，所以两个星球的平均密度之比ρA：ρB=4：1，故C正确，ABD错误；故选：C如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，波形图上P点从此时刻开始计时的振动方程为y=10sin（5πt+π）cm，下列说法正确的是（）A．该波的波速为5m/sB．该波沿X轴正方向传播C．质点P在此时刻以后的0.6s内运动的路程为6mD．质点P在此时刻以后0.3s达正向位移最大处答案：D解析：解：A、由振动方程可知，=5π，得：T=0.4s，波速v===10m/s，故A错误；B、由振动方程知此时刻P向下振动，根据“上下坡”法知波x轴负方向传播，故B错误；C、0.6s==1T，经过的路程为：1×4×10cm=60cm=0.6m，故C错误；D、此时刻P向下振动，再过T=0.3s到达正向最大位移，故D正确．故选：D．10．如图所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象，则正确的是（）A．在t1和t3时刻具有相同的速度B．在t3和t4时刻具有相同的位移C．在t4和t6时刻具有相同的动能D．在t1和t6时刻具有相同的加速度答案：C解析：解：A、在t1和t3时刻，对应点的切线的斜率正负不同，故速度方向相反，则速度不同，A错误；B、由图知，在t3和t4时刻位移大小相等，方向相反，所以位移不同．故B错误．C、在t4和t6时刻位移相同，振子通过同一位置，动能相同，故C正确．D、在t1和t6时刻，对应的位移大小相等，方向相反，由a=-分析可知，这两个时刻的加速度大小相等，方向相反，加速度不同，故D错误；故选：C一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，如图所示，以某一时刻t=0为计时起点，经周期，振子具有正方向最大的加速度，那么选项所示的振动图线中，能正确反应振子的振动情况是（以向右为正方向）（）A．B．C．D．答案：D解析：解：由题，某一时刻作计时起点（t=0），经周期，振子具有正方向最大加速度，由a=-知，此时位移为负方向最大，即在A点，说明t=0时刻质点经过平衡位置向左，则x=0，在周期内位移向负方向最大变化．故选：D．12．关于简谐运动中弹簧振子的加速度和位移的关系，图中表示正确的是（）A．B．C．D．答案：C解析：解：简谐运动中弹簧振子的加速度和位移的关系式是F=-kx，由数学知识可知a-x图象是位于第二、第四象限过原点的直线，故C正确．故选：C．如图为同一实验室中两个单摆的振动图象．从图象可以知道它们的（）A．摆长相等B．振幅相等C．摆球同时改变速度方向D．摆球质量差1倍答案：A解析：解：A、从单摆的位移时间图象可以看出两个单摆的周期相等，根据周期公式T=2π可知，两个单摆的摆长相等，周期与摆球的质量无关，故A正确D错误．B、由图可以看出两单摆振幅不相等，B错误；C、从图象可以看出，位移为零的时刻不同，故改变速度方向的时刻不同，故C错误；故选：A．（2011春•保定校级月考）将图甲的演示简谐运动图象的沙摆实验稍作变更：使木板沿直线OO′做匀加速直线运动，摆动着的漏斗中漏出的沙在木板上显示出图乙所示曲线，A、B、C、D、E均为OO′轴上的点，测出AB=s1，BC=s2，摆长为l（可视作不变）．摆角小于5°，则木板的加速度大小为以下选项中的（）A．B．C．D．答案：B解析：解：由单摆的周期公式得：沙摆的周期为T=2π沙在木板上显示的曲线，A到B、B到C的时间均为t=，木板做匀加速运动，由公式△s=at2得s2-s1=a（）2，联立解得a=故选：B15．图（甲）所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图（乙）为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是（）A．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的加速度大小相同、方向相反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=0.1s到t=0.5s的时间内，弹簧对振子的冲量为零D．从t=0.1s到t=0.5s的时间内，弹簧对振子做功为零答案：D解析：解：A、在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，位移相同，故加速度a=-也一定相同，故A错误；B、x-t图象上某点的斜率表示该时刻的速度，故在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，不同，故B错误；C、x-t图象上某点的斜率表示该时刻的速度，故在t=0.1s与t=0.5s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故动量的改变量也不为零；根据动量定理，从t=0.1s到t=0.5s的时间内，冲量不为零，故C错误；D、x-t图象上某点的斜率表示该时刻的速度，故在t=0.1s与t=0.5s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故动能相同；根据动能定理，从t=0.1s到t=0.5s的时间内，合力做的功为零．故选：D．16．如图为做简谐运动质点的振动图象．下列说法正确的是（）A．图中曲线表示质点运动的轨迹B．0.7s时，质点的振动方向沿x轴负方向C．该简谐运动的表达式为x=0.08cos5πt（m）D．从0.25s到0.35s，质点运动的速度方向不变，加速度方向也不变答案：C解析：解：A、该图是质点的振动图象，反映质点的位移随时间的变化规律，不是质点的运动轨迹．故A错误．B、0.7s时图象切线的斜率为正值，可知质点的振动方向沿x轴正方向，故B错误．C、由图知，振幅A=0.05m，周期T=0.4s，则角频率ω===5πrad/s，故简谐运动的表达式为x=Acosωt=0.08cos5πt（m），故C正确．D、从0.25s到0.35s，图象切线的斜率为正值，则质点运动的速度沿正向，方向不变．位移先负后正，由a=-分析可知加速度方向先正后负，方向改变．故D错误．故选：C．二．多选题（共__小题）17．（2015春•广安校级月考）a、b两单摆振动图象如图所示，则（）A．第1秒内，a、b的速度方向相同B．第3秒内，a、b的加速度方向相同，都增加C．第5秒内，a、b的速度方向相同D．第5秒内，a、b的速度方向相反答案：AD 解析：解：A、根据图象可知，第1秒内，a由最大位移向平衡位置处运动，速度方向为负，b由平衡位置向负的最大位移处运动，方向也为负，所以ab的速度方向相同，故A正确；B、第3秒内，ab都由负的最大位移处向平衡位置运动，加速度方向相同，但都在减小，在平衡位置处加速度为零，故B错误；C、第5秒内，a由最大位移向平衡位置处运动，速度方向为负，bb由平衡位置向正的最大位移处运动，方向为正，则ab速度方向相反，故C错误，D正确．故选：AD如图所示，为甲、乙二人在同一实验室同时做单摆简谐振动的振动图象，在实验误差范围内，从图象可以知道（）A．两个摆球的质量一定不相等，但摆长一定相等B．两个摆球在平衡位置的速率一定不相等C．甲单摆的振动方程为x甲=2sin t cmD．两个单摆不同相，甲比乙超前π/2答案：BD解析：解：A、由图看出，两个单摆振动周期相等，都是4s，由单摆的周期T=2得知，摆长一定相等．而摆球的质量不一定相等．故A错误．B、摆球在平衡位置的速率与振幅有关，摆长相等时，振幅越大，根据机械能守恒得知，速率越大．由图看出，两单摆的振幅不等，则两个摆球在平衡位置的速率一定不相等．故B正确．C、甲单摆的振动方程为x甲=2cos t cm．故C错误．D、两个单摆步调不同，即不同相，甲比乙超前．故D正确．故选BD一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，平衡位置为x1=1m和x2=2m处的两质点A、B的振动图象如图所示．由此可知（）A．波长为mB．波速为1m/sC．3s末A、B两质点的位移相同D．2s末A点的振动速度大于B点的振动速度答案：AD解析：解：A、B、横波从A向B传播，根据A、B的振动图象可知：t=0时刻，A位于平衡位置向上运动时B正位于波峰，则AB间的距离为：△x=（n+）λ，n=0，1，2，…由题，波长大于1m，则n只能取0，即有△x=λ，波长λ=m，波速为：v==m/s．故A正确，B错误．C、3s末A、B两质点的位移分别为：y A=-2cm，y B=0，位移不同．故C错误．D、由振动图象读出，2s末A质点的位移y A=0，处于平衡位置，速度最大，B质点的位移y B=-2cm，处于波谷，速度最小；所以2s末A点的振动速度大于B点的振动速度．故D正确．故选：AD20．一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图象如图乙所示，则（）A．波沿x轴负向传播B．质点P振幅比质点Q的大C．经过△t=0.2s，质点P通过的路程是2mD．质点Q比质点P先回到平衡位置答案：AD 解析：解：A、由乙图知，t=0质点A的位移为零，向上振动，故在甲图中，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A正确；B、振幅是指质点偏离平衡位置的最大位移，简谐横波传播过程中，波上所有振动质点的振幅都是相等的，故B错误；C、由乙图知，周期T=0.8s，△t=0.2s=T，由于此刻P点正向下运动，速度减小，则经过△t=0.2 s，质点通过的路程是S＜A=2m，故C错误；D、由“上下坡”法知t=0时质点P正向下振动，质点Q位于波谷，故Q先比P回到平衡位置，故D正确．故选：AD．装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示．将试管竖直向下压下少许，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（）A．B．C．D．答案：CD解析：解：根据题中规定的正方向，开始计时时刻位移为负的最大值，由于简谐运动的图象是正弦或余弦曲线，可知C正确，ABD错误．故选：C．一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动了一段时间，某时刻两振源在长绳上形成波形如图，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次则产生了较强烈的振动，则（）A．由Q振源产生的波先到达振动系统B．Q振源离振动系统较近C．由Q振源产生的波的波速较接近4m/sD．有2个时刻绳上会出现振动位移大小为2A的点答案：CD解析：解：A、由“上下坡”法知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达振动系统是P波，故A错误；B、s=vt，由于两列波的波速相等，先到达振动系统是P波，故振源P离振动系统较近，故B错误；C、Q晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q的振动频率接近2Hz，则周期接近0.5s，波速v===4m/s，故C正确；D、由于两列波的频率不同，不会产生稳定干涉现象，根据波的叠加原理，有4个时刻绳上会出现振动位移大小为2A的点．故D正确．故选：CD．如图甲是一弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，在B、C之间做简谐运动，规定以向右为正方向，图乙是它的速度v随时间t变化的图象．下面的说法中正确的是（）A．t=2s时刻，它的位置在O点左侧B．t=3s时刻，它的速度方向向右C．t=4s时刻，它的加速度为正的最大值D．4s末到6s末，弹簧的弹性势能在变小答案：CD解析：解：根据v-t图知，振子速度为零时，处于最大位置处；速度最大时，处于平衡位置．A、t=2 s时刻，速度最大，应处于平衡位置上，并不在位置O左侧，故A错误；B、t=3 s时刻，速度为负且减少，即向左运动，故B错误；C、t=4s时刻，速度为零，速度方向即将为正，所以振子应在左侧最大位置处，即它的加速度方向向右且为最大值，故C正确；D、4s末到6s末，振子正在从C向O运动，速度增加，加速度减小，形变量减小，则弹性势能在变小，故D 正确．故选：CD．24．在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示，振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向向上，经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形，关于这列波的周期和波速下列说法正确的是（）A．这列波的周期为T=B．这列波的周期为T=C．这列波的传播速度v=D．这列波的传播速度v=答案：BD解析：解：波源的起振方向向上，各质点起振方向均向上．根据振动的周期性和波的传播特点可知，质点13此时的振动方向向下，而波源的起振方向向上，所以从质点13算起，需要再经该点振动的方向才能向上，设周期为T，则t=T+=2T，即T=．由题意知，λ=8s，结合λ=vT，可得v=故选BD三．填空题（共__小题）P、Q是一列简谐横波中的质点，相距30m，各自的振动图象如图所示．（1）此列波的频率f=______Hz．（2）如果P比Q离波源近，且P与Q间距离小于1个波长，那么波长λ=______m，波速v=______m/s．（3）如果P比Q离波源远，那么波长λ=______．答案：0.254010120m解析：解：（1）由图知，周期为T=4s，则此波的频率为f==0.25Hz．（2）若点P离波源较近，波由P传到Q，则PQ间的距离有：△x=（n+λ）得：λ==m（n=0，1，2，…）波速为：v==m/s由题意，△x＜λ，则n取0，则得：λ=40m，v=10m/s．（3）若Q点离波源近，则有：λ=，n=0，得：λ=120m故答案为：（1）0.25．（2）40，10（3）120m．AB为一弹性绳，设法在绳上传播一个脉冲的波，如图所示，当波从A向B传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向是向______；当波从B向A传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向是向______（选填“上”或“下”）．答案：下上解析：解：当波从A向B传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向与最前列的质点起振方向相同，由“上下坡法”判断可知起振速度方向向下．同理，当波从B向A传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向是向上．故答案为：下，上．27．同一个弹簧振子从平衡位置被分别拉开5cm和2cm，松手后均作简谐运动，则它们的振幅之比A1：A2=______，最大加速度之比a1：a2=______，振动周期之比T1：T2=______．答案：5：25：21：1解析：解：在简谐运动中，振幅是振子离开平衡位置的最大距离，故前后两次的振幅分别为A1=5cm、A2=2cm，故：A1：A2=5：2又：所以：周期由振动系统本身决定，与振幅无关，所以前后两次周期相等，周期之比为：T1：T2=1：1故答案为：5：2；5：2；1：1四．简答题（共__小题）如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题．（1）质点离开平衡位置的最大距离有多大？（2）在1.5s和2.5s这两个时刻，质点的位置各在哪里？（3）在1.5s和2.5s这两个时刻，质点向哪个方向运动？解析：解：（1）质点离开平衡位置的最大距离为A=10cm．（2）由图知，质点的振动周期为：T=4s，角频率为：ω==0.5πrad/s则质点的振动方程为x=Asinωt=10sin0.5πt cm由图知，t=1.5s时，代入上式得x=5cm．当t=2.5s时，代入振动方程得：x=10sin（0.5π×2.5）cm=-5cm（3）根据图象的斜率等于速度，知在1.5s时刻质点的速度为负值，在2.5s时刻质点的速度为负值，均正向x 轴负方向运动．答：（1）质点离开平衡位置的最大距离有10cm．（2）在t=1.5s时，质点位于正向最大位移处．在t=2.5s质点的位置在x=-5cm处．（3）在1.5s和2.5s这两个时刻，质点都正向x轴负方向运动．29．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动．B、C相距10cm．某时刻振子处于B点．经过0.4s，振子首次到达C点．求：（1）振动的周期和频率；（2）振子在10s内通过的路程及位移大小．解析：解：（1）设振幅为，由题意BC=2A=10 cm，所以=5cm．振子从到所用时间=0.4s．为周期的一半，所以=0.8s；==1.25Hz．（2）振子在1个周期内通过的路程为4．故在=10s=12.5内通过的路程=×4=250cm．10s内振子振动了12.5个周期，10s末振子处在C点，所以它偏离平衡位置的位移大小为5cm．答：（1）振动的周期为0.8s和频率1.25Hz；（2）振子在10s内通过的路程250cm及位移大小为5cm（1）下列说法正确的是______A．广播电台、电视台发射无线电波时需要进行调制B．用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光的相干性好C．麦克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的D．经典物理学的时空观认为时间和空间是脱离物质而存在的（2）如图所示，一条红色光线和另一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出．则可知______A．AO是红光，它穿过玻璃砖所需时间较长B．AO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较长C．在单缝衍射实验中，若仅将入射光由紫光变为红光，则中央明纹变宽D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光变为红光，则中央明纹变宽（3）如图所示，A、B之间的距离为3L0，水平面光滑，质量为m的物体（可视为质点）左端与劲度系数为K的轻质弹簧连接，右端与劲度系数为2K的轻质弹簧连接，左右两弹簧原长均为L0，弹簧的另一端均固定在墙壁上．将物体拉离平衡位置，放手后，物体在光滑水平面上往复运动，证明物体的运动是简谐运动并求简谐运动的平衡位置．解析：解：（1）A、广播电台、电视台发射无线电波时需要进行调制，才能将信息传递出去．故A正确．B、用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光频率高的特点．故B错误．C、相对论的基本原理是光速不变，麦克耳孙-莫雷实验证明了这一点．故C正确．D、经典物理学的时空观认为时间和空间是相互独立的，是脱离物质而存在的．故D正确．故选ACD（2）A、B由折射定律与折射率可知，由于光是从玻璃射向空气，所以折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比，而紫光的折射率大于红光的折射，当折射角相同时，红光的入射角大于紫光的入射角．因此光线BO是红光，光线AO是紫光．A、B由折射定律与折射率可知，由于光是从玻璃射向空气，所以折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比，而紫光的折射率大于红光的折射，当折射角相同时，红光的入射角大于紫光的入射角．因此光线BO是红光，光线AO是紫光．由v=分析知，折射率越大，波速越小．所以红光在玻璃砖中波速大，所需时间较短，而紫光所需时间较长，即AO穿过玻璃砖所需时间较长．故A错误，B正确．C、红光的波长比紫光的长，衍射更明显．则红光中央明纹较宽．故C正确．D、干涉条纹的间距与波长成正比，所以红光中央明纹较宽．故D正确．故选BCD（3）设静止时两弹簧的伸长量分别为l1、l2，l1+l2=L0，kl1=2kl2，解得，所以，简谐运动的平衡位置距离A端将物体向右拉离平衡位置x，物体受到的合力大小合力方向向左与位移方向相反，所以，F回=-3kx所以，物体的运动是简谐运动．故答案为：（1）ACD．（2）BCD．（3）证明见上．。
2011-2016全国卷选修3-4机械波机械振动
λ 2 8.ACE [解析] 本题考查了机械振动与机械波．v＝ ＝ m/s＝0.5 m/s，A 正确．x＝ T 4
1.5 m 处的质点在 t＝2 s 时正在向下振动，根据“上坡下”法可判断机械波向左传播，B 错 误；0～2 s 是半个周期，P 点运动的路程为 2×4 cm＝8 cm，C 正确，D 错误；7 s 是此时刻 1 再经过 5 s，即 1 T，这时 P 点刚好回到平衡位置，E 正确． 4
(a) 1 A. m 3 2 B. m 3 C．1 m
(b) 图3 4 D. m 3
(c)
4.[2012· 课标全国卷] 一简谐横波沿 x 轴正向传播， t＝0 时刻的波形如图(a)所示， x＝0.30 m 处的质点的振动图线如图(b)所示， 该质点在 t＝0 时刻的运动方向沿 y 轴______(填“正向” 或“负向”)．已知该波的波长大于 0.30 m，则该波的波长为________ m.
0
y
0.2 0.4 0.6 0.8
动时，x=0.4m 处质元的位移和运动方向分 别为 A． 1 A 、沿 y 轴正方向 B． 1 A ，延 y 轴负方向 2 2 C．
3 3 A 、延 y 轴正方向 D． A 、延 y 轴负方向 2 2
x
2.（2011 年高考· 全国卷新课标版）一振动周期为 T，振幅为 A，位于 x=0 点的波源从平 衡位置沿 y 轴正向开始做简谐振动， 该波源产生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播， 波速为 v， 传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点 P，关于质点 P 振动的说法正确 的是______。 A．振幅一定为 A B．周期一定为 T C．速度的最大值一定为 v
图(a) 图(b) A．波速为 0.5 m/s B．波的传播方向向右 C．0～2 s 时间内，P 运动的路程为 8 cm D．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
机械振动与机械波 光(选修3-4)
解析 设波速为 v，横波波长为 λ，周期为 T，则 ， ， ， x1 T ＋ ＝t v 4 1 x2 3T ＋ ＝ t2 v 4 解①②得 v＝1 m/s，T＝4 s ①② 得 ＝ ， ＝
① ②
则 λ＝vT＝4 m，距 O 点 1 m 的质点第一次开始向上振动的 ＝ ＝ ， 时刻为 1 s 末．
平移 ．
7.简谐运动和波动都具有对称性和 周期 性，而波的传播还 简谐运动和波动都具有对称性和 简谐运动是变速运动， 具有 双向 性 .简谐运动是变速运动，波动在同种均匀介质 简谐运动是变速运动 运动， 中是 匀速 运动，所以满足 x＝v·t. ＝ 8.波的叠加原理 独立传播原理 波的叠加原理(独立传播原理 波的叠加原理 独立传播原理) 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰． 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰．在几列 波重叠的区域里，任何一个质点的位移， 波重叠的区域里，任何一个质点的位移，都等于这几列波 分别在该质点处引起的位移的 矢量和 ．
高三物理机械波 机械振动光选修3-4
选修3-4——机械波 机械振动/光1、（南京市2008年高三总复习试卷）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的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开始向下运动，经过时 间△t 第一次出现如图（b ）所示的波形。
则该波的A ．周期为t ，波长为8LB ．周期为23t ，波长为8LC ．周期为23t ，波速为12L ／t D ．周期为t ,波速为8L ／t 答案：BC 由图所示，知运动时间3/2t T ∆=，波长为8L ，故2/3T t =∆，波速/12/V T L t λ==∆2、（江苏省九名校2007年第二次联考）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 ＋0.6s 时刻的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（ ）ACDA ．这列波的波速可能为150m/sB ．质点a 在这段时间内通过的路程一定小于30cmC ．质点c 在这段时间内通过的路程可能为60cmD ．如果T =0.8s ，则当t +0.5s 时刻，质点b 、P 的位移相同3、（江苏省九名校2007年第二次联考）海水压力随着深度增加， 一般的探测仪器无法承受深海的压力．此外， 海水也会吸收阳光， 所以阳光不能穿透至深海．基于以上叙述， 目前科学家探测海底地形， 主要利用的仪器是 （ ）BA ．数字摄影机B ．回音探测系统(声纳)C ．都卜勒雷达D ．全球定位系统(GPS)4、（2008年镇江市2月调研）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的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开始向下运动，经过时间Δt 第一次出现如图（b ）所示的波形．则该波的 （ ）BC（A ）周期为Δt ，波长为8L （B ）周期为32Δt ，波长为8L（C ）周期为32Δt ，波速为t L ∆12 （D ）周期为Δt ，波速为t L∆85、（温州市十校联合体2008届期中联考）A 、B 两列波在某时刻的波形如图所示，经过t=T A 时间（T A图（b ） 1 2 4 5 7 6 8 9 1 2 3 4 57 6 8 9 v0 x/my/cm10 20 40 60 80 b a c Q PS P yt 0 T/2 T 为波A 的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比v A ：v B 可能是ABCA ．1：3B ．2：1C ．1：1D ．3：26、（如东、启东2008届期中联合测试）一弹簧振子振幅为A ，从最大位移处经过时间t 0第一次到达平衡位置，若振子从最大位移处经过03t 时的加速度大小和动能分别为a 1和E 1，而振子位移为23A 时加速度大小和动能分别为a 2和E 2，则A A ．a 1>a 2 B ．a 1<a 2 C ．E 1>E 2 D ．E 1=E 27、（苏州市2008届五校联考）两列简谐横波在t ＝0时的波形如图所示，此时刻两列波的波峰正好在x ＝0处重合，则该时刻两列波的波峰另一重合处到x ＝0处的最短距离为BA ．8.75cmB ．17.5cmC ．35cmD ．87.5 cm8、（苏州市2008届五校联考）一列简谐横波以1m ／s 的速度沿绳子由A 向B 传播，质点A 、B 间的水平距离x ＝3m ，如图甲所示．若t ＝0时 质点A 刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示，则B 点的振动图象为下图中的B9、（苏州市2008届期终考试）在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 =200m/s ，已知t =0时，波刚好传播到x =40m 处，如图所示.在x′=400m 处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是( )A ．波源开始振动时方向沿y 轴正方向B ．t =0.15s 时，x =40m 的质点已运动的路程为30mC ．接收器在t =1.8s 时开始接收此波D ．若波源向x 轴正方向运动，接收器接收到的波的频率可能为15Hz10、（江苏省南京市2008 届 高 三 质 量 检 测）一列沿+x 方向传播的简谐横波，其振幅为A ，波长为λ，某一时刻的波形图象如图所示，在该时刻，质点P 的坐标为（λ，0），则经过四分之一周期后，该质点的坐标为AA ．λ，AB ．λ，－AC ．0,45λD ．A ,45λ 11、（南通市2008届基础调研测）一列简谐横波沿x 轴传播，图甲是t = 3s 时的波形图，图乙是波上x ＝2m 处质点的振动图线．则该横波的速度为 m/s ，传播方向为 ． 1，-x 方向12、（盐城市2008届高三第一次调研）如图甲所示，波源S 从平衡位置开始上下（y 轴方向）振动，产生的简谐波向右传播，经0.1秒后P 点开始振动，已知 SP=2m ，若以P 点开始振动作为计时起点，图乙为P 点的振动图象，则下列说法正确的是波源最初是向下振动的 AB A ． 该简谐波的波速为20m/sB ． 该波的周期为0.4sC ． 该波的波长为20mD ． 该波的波长为20m13、（南京市2008年高三总复习试卷）太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水。
物理高考复习专题25 选修3-4机械振动机械波(原卷版)
2020年全国大市名校高三期末一模物理试题全解全析汇编（第七期）机械振动机械波1、（2020·浙江省浙大附中高三元月选考模拟如图所示，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 的两个质点，下列说法中正确的是（ ）A. 任一时刻，如果质点B 向上运动，则质点C 不一定向下运动B. 任一时刻，如果质点B 速度为零，则质点C 的速度也为零C. 如果波是向右传播，则波的周期可能为615t ∆ D. 如果波是向左传播的，则波的周期可能为611t ∆ 2、（2020·天一皖豫联盟体高三第二次联考）如图1所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在0t =时刻的波动图象，P 、Q 是介质中两质点的平衡位置，3m P x =，10m Q x =；如图2所示为质点P 的振动图象，则下列关于该简谐横波的说法正确的是____________。
的A. 质点P 的起振方向沿y 轴正方向B. 质点P 的振动初相位为12π C. 质点P 的振动方程为32sin cm 22y t ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ D. 简谐横波的传播速度为1m/sE. 经过时间11t s =，质点Q 恰好处在波峰处3、（2020·河南省开封市高三一模）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 =1.0m 处的质点，Q 是平衡位置在x =4.0m 处的质点；图（b ）为质点Q 的振动图象，下列说法正确的是______A ．波向左传播B ．波速为40m/sC ．t =0.10s 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50cm4、（2020·内蒙古赤峰市高三上学期期末）如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为1m 的六个质点a 、b 、c 、d 、e 、f ，均静止在各自的平衡位置上，t =0时刻振源a 从平衡位置竖直向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示，形成的简谐横波以1m/s 的速度水平向右传播，则下列说法正确的是（ ）A．此六个质点都振动起来后，质点c运动方向始终与质点a运动方向相反B．6s时质点e的速度大小为1m/s，水平向右C．4－5s内质点c的加速度在减小D．0－3s内质点b的运动路程为4cmE.这列波的周期为4s5、（2020·福建省厦门六中高三测试三）．如图为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m 处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是_______ 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选修3-4机械振动与机械波光（原卷版）
【专题考向】从近几年高考题来看，对于选修3－4内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项。
从考查内容来看，机械振动和机械波、光学和电磁波的相关基础知识和基本方法都曾经命题；第(2)问命题主要以几何光学命题为主。
【知识、方法梳理】
1．分析简谐运动的技巧
(1)物理量变化分析：以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。
(2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。
2．波的传播方向与质点的振动方向判断方法
(1)“上下坡”法：沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动。
(2)“同侧”法：波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。
(3)“微平移”法：将波形沿传播方向进行微小的平移，再通过因波形平移引起质点的运动方向来确定。
3．几何光学临界问题的分析
画出正确的光路图，从图中找出各种几何关系；利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的临界条件。
【热点训练】
1、(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 m
B．波速为6 m/s
C．频率为1.5 Hz
D．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
2、如图所示为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图，CD是半径为R的四分之一圆，圆心为O；光线从AB面上的M点入射，入射角为θ，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。
已知OB段的长度为L，真空中的光速为c。
求：
(1)透明材料的折射率n；
(2)该光在透明材料内传播的时间t。
3、一列简谐横波，某时刻的波形图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则：
(1)从该时刻起，再经过Δt ＝0.4 s ，P 质点的位移、通过的路程和波传播的距离分别为多少？
(2)若t ＝0时振动刚刚传到A 质点，从该时刻起再经多长时间坐标为45 m 的质点(未画出)第二次位于波峰？
4、(多选)一列简谐横波沿x 轴的负方向传播，振幅为4 cm ，周期为T 。
已知在t ＝0时刻波上平衡位置相距40 cm 的两质点a 、b 的位移都是2 cm ，但运动方向相反，其中质点a 沿y 轴正方向运动，如图所示，下列说法正确的是( )
A ．该列简谐横波波长可能为7.5 cm
B ．该列简谐横波波长可能为3 cm
C ．质点a 振动周期是1.2 s
D ．当质点a 的位移为＋4 cm 时，质点b 的位移为0
E ．在t ＝T 3
时刻质点b 的位移是－4 cm
5、(1)如图甲所示为一列简谐横波在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 是平衡位置在x ＝2 m 处的质点，则下列说法正确的是 。
A ．t ＝2 s 时，x ＝1.5 m 处质点的振动速度为0.5 m/s
B ．t ＝2 s 时，x ＝1.0 m 处质点的位移为4 cm
C ．该简谐横波沿x 轴的负方向传播
D ．0～1 s 时间内，P 向y 轴正方向运动
E ．0～3 s 时间内，P 运动的路程为12 cm
(2)如图所示，一容器内装有深为h 的某透明液体，容器底部为平面镜，到容器底部的距离为h 2
处有一点光源L ，可向各个方向发光．已知该透明液体的折射率为n ，液面足够宽，真空中光的传播速度为c ，求：
①能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t ；
②液面上有光射出的区域的面积S。
6、(1)如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)，设b光的折射率为n b，则下列说法正确的是______。
A．在水中，a光的波长比b光小
B．水对a光的折射率比b光小
C．在水中，a光的传播速度比b光大
D．复色光圆形区域的面积为S＝πh2
n b2－1
E．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
(2)有两列简谐横波a、b在同一介质中沿x轴正方向传播，速度均为v＝5 m/s.在t＝0时，两列波的波峰正好在x＝2.5 m处重合，如图所示。
①求t ＝0时，两列波的波峰重合处的所有位置；
②至少经多长时间x ＝0处的质点位移达到最大值。
7、(1)下列说法正确的是________。
A ．全息照相主要是利用了光的干涉
B ．单反相机的增透膜利用了光的偏振
C ．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
D ．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象
E ．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样
(2)如图所示为一列简谐横波沿x 轴传播在t ＝0时刻的波形图，图中P 、Q 为平衡位置分别为x 1＝6 m 、x 2＝10 m 的两个质点，质点P 的振动方程为y ＝0.2cos 2πt (m)，质点Q 从t ＝0
时刻开始，经过56
s 第一次到达波峰．求：
①这列波传播的方向及传播的速度；
②x3＝24 m处的质点在t＝61
12s时的位移及振动的方向。
8、(1)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播。
已知两波源分别位于x＝－0.2 m和x＝1.0 m处，振幅均为A＝0.5 cm，波速均为v＝0.2 m/s.t＝0时刻，平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.6 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝0.4 m处，下列说法正确的是________。
A．t＝0时，质点P、Q振动方向分别是向下和向上
B．0～1 s内，质点P的运动路程为0.2 m
C．t＝1.5 s时，平衡位置处于0.3 m～0.5 m之间的质点位移均为0
D．t＝2 s时，x＝0.3 m处质点的位移为－0.5 cm
E．两列波相遇分开后，各自的振幅、周期均保持不变
(2)如图所示，截面为直角三角形ABC的玻璃砖，∠A＝60°，AB＝12 cm，现有两细束相同的单色平行光a、b，分别从AC面上的D点和E点以45°角入射，并均从AB边上的F点射出，已知AD＝AF＝5 cm，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：
①该玻璃砖的折射率；
②D、E两点之间的距离。