1、 专题十三 机械振动和机械波专项训练卷二分钟一、选择题(全国大纲版,分)一 列 简 谐 横 波 沿 x 轴 正 方 向 传播,图(a)是t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由此可知,这两 质 点 平 衡 位 置 之 间的距离可能是()A mB mCmD m(安徽理综,分)一列简谐波沿x 轴正方向传播,在t时波形如图所示,已知波速度为m/s则ts时正确的波形应是图中的()图图(北京理综,分)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,经过四分之一的周期,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
2、()(福建理综,分)一列简谐波沿x 轴传播,t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 象 如 图 乙 所 示,则 该 波 的 传 播 方 向 和 波 速 分 别 是()A沿x 轴负方向,m/sB沿x 轴正方向,m/sC沿x 轴负方向,m/sD沿x 轴正方向,m/s(重庆理综,分)装有砂粒如图所示,将试管竖直提起少许,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()(全国大纲,分)一列简谐横波沿x 轴传播,波长为m,振幅为 A当坐标为x处质元的位移为 A,向y 轴负方向运动时,坐标为xm 处质
3、元的位移为 A当坐标xm 处的质元位于平衡位置且向y 轴正方向运动时,xm 处质元的位移和运动方向分别为()A A、沿y 轴正方向B A、沿y 轴负方向C A、沿y 轴正方向D A、沿y 轴负方向(上海,分)两波源 S、S 在水槽中形成的波形如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,则()A在两波相遇的区域中会产生干涉B在两波相遇的区域中不会产生干涉Ca点的振动始终加强Da点的振动始终减弱(浙江理综,分)“B超”可用于探测人体内脏的病变状况下图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为sinsinvv(式中
4、是入射角,是折射角,v、v 分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循 的 规 律 与 光 的反射规律相同已知vv,入射点与出射点之间的距离是d,入射角为i,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度h为()AdsinisiniBdsinisiniCdsinisiniDdsinisini(四川理综,分)如图为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波在t时的波形图,当 Q 点在t时的振动状态传到 P 点时,则()Acmxcm 范围内的质点正在向y 轴的负方向运动BQ 处 的 质 点 此 时 的 加 速度沿y 轴的正方向CQ 处 的 质 点 此 时 正 在 波峰位置D
5、Q 处 的 质 点 此 时 运 动 到P 处(天津理综,分)位于坐标原点处的波源 A 沿y 轴做简谐运动A 刚好完成一次全振动时,在介质中形成简谐横波的波形如图所示B 是 沿 波 传 播 方 向 上 介 质 的 一 个 质点,则()A波源 A 开始振动时的运动方向沿y 轴负方向B此后的 周期内 回 复 力 对 波 源A 一直做负功C经半个周期时间质点B 将向右迁移半个波长D在一个周期时间内 A 所收回复力的冲量为零(重庆理综,分)介质中坐标原点 O 处的波源在t时刻开始振动,产生的简谐波沿x 轴正向传播,t 时刻传到L 处,波形如图所示下列能描述 x 处质点振动的图象是()(福建理综,分)一列
6、简谐横波在t时刻的波形如图中的实线所示,ts时刻的波形如图中虚线所示若该波 的 周 期 T 大 于 s,则()Am/sBm/sCm/sDm/s ,分)一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示,由图可确定这列波的()A周期B波速C波长D频率(上海,分)利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示,则()A图a、b均显示了波的干涉现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干涉现象,图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象,图b显示了波的干涉现象(上 海,分)如 下 图,一列简谐 横 波 沿 x 轴 正 方 向 传 播,实线 和 虚 线 分 别 表 示t 和ts(T s)时 的 波 形
7、,能正确反映ts时波形的是图()(上海,分)如图,一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波,振幅为cm,波速为m/s,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距m(小于一个波长),当质点a 在波峰位置时,质点b在x 轴下方 与x 轴 相 距 cm 的 位 置,则()A此波的周期可能为sB此波的周期可能为sC从此时刻起经过s,b点可能在波谷位置D从此时刻起经过s,b点可能在波峰位置二、非选择题(海南(),分)某波源S 发出一列简谐横波,波源S 的振动图象如图所示在波的传播方向上有 A、B 两点,他们到S 的距离分别为m 和m测得 A、B 两点开始振动的时间间隔为s由此可知:波长 m;当B 点离开平衡位
8、置的位移为cm 时,A 点离开平衡位置的位移是 cm(江苏B(),分)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为km/s的 S波,另一种是传播速度约为km/s的 P 波一次地 震 发 生 时,某 地 震 监 测 点 记录到首次到达的 P波比首次到达的 S波早min假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为s,求震源与监测点之间的距离x 和 S波的波长(上海,分)如图,简单谐横波在t时刻的波形如实线所示,经过 ts,其波形如虚线所示已知图中 x 与x 相距m,波的周期为 T,且TtT则可能的最小波速为 m/s,最小周期为 s(全国新课标(),分)一 简 谐 横 波 沿 x 轴 正 向 传播,t
9、时刻的波形如图(a)所示 x处的质点的振动图线如图(b)所示,该质点在t (填“正 向”或“负 向”知 该 波 的 波 长 大 于m,则该波的波长为 m图(a)图(b)(上海,分)两列简谐波沿共轴相向而行,波速均为vm/s,两波源分别位于 A、B 处,t时的波形如图所示当ts时,M 点的位移为 cm,N 点的位移为 cm(山东理综(),分)如图所示,一列简谐波沿x 轴传播,实线为t时的波形图,此时 P 质点向y 轴负方向运动,虚线为ts时的波形图已知周期 Ts波沿x 轴 (填“正”或“负”)方向传播求波速(江苏B()将一劲度系数为k 的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为 m 的物块,将物块向下拉
10、离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期请 由 单 摆 周 期 公 式推算出物块做简谐运动的周期 T专项训练卷二B、D 命题立意:本题以振动图象和波动图象为载体,考查了振动和波动之间的联系,属于考纲中识记、理解应用层次难度中等解析:设质点 P、Q 的 振 动 图 象 分 别 如(b)(c)所 示,则t时,P 在波峰,Q 在m 处且向下振动,两质点在波形图中的位置 关 系 如 图 所 示,该 波 长 为 m,四 分 之 一 波 长 为m,如果P 在Q 前面,两平衡位置距离为 ()m m,如 果 P 在 Q 后 面,两 平 衡 位 置 距 离
11、 为 ()m m,选项 B、D 正确,A、C错误题眼:在波动图象中,找质点的振动图 象 的 关 键 突 破 口 在 同一时刻上本题中给出t时刻的波动图象,波形图中两质点的振动情况只能是两振动图象中t时刻的振动情况C 命题立意:本题考查了简谐波的速度、波长、周期的关系及考生应用图象解题的能力难度较小解析:在 ts时间内,波形向右传播的距离 xvtm,把原波形向右平移m 后得到选项 C 图的波形,其它选项错误技巧点拨:抓住特殊点如波峰、波谷、平衡位置经过一段时间后的位置,可确定某段时间后的波形考虑到波的周期性,在确定时间时可采用去整留零法A 命题立意:本题考查了对简谐振动运动过程的分析及其图象难度
12、中等解析:根据a kmx 可 知,振 子 加 速 度 方 向 与 位 移 方 向 相反,经过四分 之 一 的 周 期,振 子 有 负 向 的 最 大 位 移,选 项 A正确题眼:确定起始时刻与四分之一周期时刻振子所处的位置是描述振子xt的图象关键A 命题立意:本题考查了振动图象、波动图象和波速公式难度较小解析:波动图象每个质点都是跟着前一质点振动,也可用“上下坡”法判断,P 正沿y 轴负方向运动(向下振动),该质点处于上坡段,所 以 波 沿 x 轴 负 方 向 传 播;从 图 甲 可 知 波 长 为m,从图乙可知 周 期 s,所 以 波 速v T m/sm/s,选项 A 正确;其它选项错误知识
13、拓展:机械波的特点和实质:()波传播的只是运动形式,介质中各质点只在各自 平 衡 位置附近做机械振动,并不沿波的传播方向发生迁移()波动是大量质点的集体振动行为,但介质中各个 质 点 的振动步调并不相同离波源远的质点的振动总是落后于离波源近的质点的振动,并有“追赶”离波源近的质点的趋势()波传播时,介质中的质点跟着波源做受迫振动,每个质点的振动频率都与波源的振动频率相同,并都从波源获得了能量所以,波也是传播能量的一种方式()波的传播是一种周期性的运动,经过时间nT(T 为周期,n取,)后会重复原来的波形D 命题立意:本题以实验背景为载体考查了简谐运动的图象,属于考纲中识记、理解应用层次难度较小
14、解析:t时,速度为零,位移为正最大易错点:本题中试管静止位置是简谐运 动 的 平 衡 位 置,故 将试管竖直提起少许,计时时刻,试管相对 平 衡 位 置 的 位 移 不为零C 解析:本题考查波形图中x 和y 的对应关系,实际是数学的弦式曲线在物理中的应用,要求有 一 定 的 综 合 能 力波 长m,米等于 波长,据此可以画出波的示意图如图,此时x处质元向y 轴负方向运动,所以波向x 轴正方向传播此时xm 处质元位于平衡位置且向y 轴负方向运动;当坐标xm 处的质元位于平衡位置且向y 轴正方向运动时,波形如图所示,相当于图关于x 轴翻转,此时xm 处质元位置与图位置关于x 轴对称,所以xm 处质
15、元的位移 A,运动方向沿y 轴正方向图 图B 解析:两波源S、S 在水槽(同一介质)中运动波速相同,从图中看波长不同,根据vf,可知频率不同所以在两波相遇的区域中不会产生干涉D 解析:已知入射角为i,设折射角为r,根据题意有tanrdh、sinisinrvv,而vv,解得hdsinisiniB 解析:本题考查机械波的传播特点当 Q 点在t时的振动状态传到 P 点时,相当于原波形向左平移了cm,如下图虚线所示,则 Q 处的质点此时的加速度沿y 轴的正方向A、B、D 解析:本题考查机械波传播特点A 刚好完成一次全振动,波的传播方向沿x 轴正向,此时的 A 振动方向沿y轴负方向,即为 A 开始振动时
16、的运动方向;此后的 周 期内,回复力沿y 轴正向而位移沿y 轴负向,所以回复力对波源 A 一直做负功;质点只在平衡位置附近做简谐振动并不随波迁移;根据动量定理,合 力 的 冲 量 等 于 动 量 的 变 化 量,在一个周期时间内 A 的动量变化为零,所以 A 所受回复力的冲量为零C 解析:从波形图可以看出,t 时刻传到 L处,说明tT简谐波沿x 轴正向传播,则在t 时刻xL 质点的运动方向和波源在t时刻的运动方向相同是沿y 轴的负方向的,即每一个质点的起振方向都是沿y 轴的负方向的,则C、D 可能正确由于x,说 明 在 TtT 的 时 间内x 处质点没有振动,所以在t 时刻x 处质点的振动时间
17、是TT ttTT,即T ttT,即振动图象中t 时刻 前 有 少 于 个 多 于 个 的 完 整 图 形,所 以 C正确B 解析:此类问题通常有两种解法解法一:质点振动法()设波向右传播,则在时刻xm 处的质点往上振动,设 经 历 t 时 间 时 质 点 运 动 到 波 峰 的 位 置,则 t n()T,即 T tn ns当n时,Tss,符 合 要 求,此 时v T m/sm/s当n时,Tss,不符合要求()设波向左传播,则在时刻xm 处的质点往下振动,设 经 历 t 时 间 时 质 点 运 动 到 波 峰 的 位 置,则 t n()T,即 T tn ns当n 时,T ss,符 合 要 求,此
18、 时v T m/sm/s当n时,T ss,不符合要求综上所述,只有 B选项正确解法二:波的平移法()设波 向 右 传 播,只 有 当 波 传 播 的 距 离 为 xnm时,实线才会 和 虚 线 重 合,即 时 刻 的 波 形 才 会 演变成s时的波形,ts所以 vxtnnm/sTv ns当n时,Tss,符合要求,此时vnm/s当n时,Tss,不符合要求()设波 向 左 传 播,只 有 当 波 传 播 的 距 离 为 xn时,实线才会和 虚 线 重 合,即 时 刻 的 波 形 才 会 演 变成s时的波形,ts所以vxtnnm/sTv ns当n时,Ts s,符合要求,此时vnm/s当n时,Ts s
19、,不符合要求综上所述,只有 B选项正确C 解析:主要考查波的图象由图象可确定波的波长D 解析:波的衍射是一列波绕过孔(或障碍物)的现象,而波的干涉是两列波叠加的现象本题考查波的干涉和衍射D 解析:因为tT,可确定波在s的时间沿x 轴正方向传播,即 Ts,所以 Ts,ts T,波峰沿x 轴正方向传播,从 处到 处,选 D本题考查波的传播及波长、周期等A 解析:如下图,()m,m根据vT,Tv ss,A 正确从此时刻起经过s,即 T,波沿x 轴正方向传播 m,波峰到xm处,b不在波峰,C错误如下图,()m,m,根据vT,Tv s,B错误;从此时可起经过s,即 T,波沿x 轴正方向传播 m,波峰到x
20、m 处,x的b在波峰,D 正确本题考查波的传播,出现非和非得整数倍的情况,有新意 命题立意:本 题 考 查 了 振 动 图 象、机 械 波 的 传 播 及 图 象 问题难度中等解析:从S 的振动图象可知,Ts;A、B 两距离为m,波从 A 传到B 时间s,则波速vm/s,则波长vTmA、B 之间的距离刚好为半个波长,它们的振动状态是反相,当B 点离开平衡位置的位移为cm 时(波峰),A 点离开平衡位置的位移是cm(波谷)km km命题立意:本题考查机械波的有关计算,意在考查考生的分析综合、推理能力难度中等解析:设 P 波的传播时间为t,则xvPt,xvS(tt)解得x vPvSvPvSt,代入
21、数据得xkm由vST,解得km 命题立意:本题考查对波的图象的理解、波的多解问题分析考查理解能力、推 理 能 力 和 分 析 综 合 能 力难 度较大解析:若波向右传,传播最小距离m,最大位移m;若波向左传,传播最小距离m,最大位移m所 以 当 波 向 右 传 时,最 小 波 速 为vminms m/s;当 波 向 左 传 时,最 大 波 速 为 vmax sm/s,最小周期为 Tmin vmax s正向 命题立意:本题考查的是质点振动方向的判断、波速大小的计算,主要考查考生对波的传播和质点 振 动 之 间 关 系 的 理解,波速公式的应用能力难度较小 解 析:本 题 考 查 机 械 波 的 传 播 和 叠 加由 波 的 图 象知:Am,B m 根据 T v 则TA s,TB s,ts时 两 列 波 分 别 沿 传 播 方 向 传 播 了 xvtm,画出此时 的 波 形 图,可 知 两 波 叠 加 后 M 点 的 位 移 为cm,N 点的位移为正由题意知,mtt TvT 联立式,代入数据解得vm/smk