2017-2018學(xué)年高中物理考點15機械振動與機械波(含2015年高考試題)新人教版

1、考點 15 機械振動與機械波一、選擇題1. （2015 江蘇高考）一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比（）A.波速變大B.波速不變C.頻率變高D.頻率不變【解析】選 B、G 在同種介質(zhì)中，超聲波的傳播速度保持不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，頻率變 高，所以 B C 項正確。2. （2015 山東高考）如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y=0.1sin（2.5nt）m。t=0 時刻，一小球從距物塊 h 高處自由落下；t=0.6 s 時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大

2、小 g=10m/s2。以下判斷正確的是（）OhC* ）IA. h=1.7 mB. 簡諧運動的周期是 0.8 sC. 0.6 s 內(nèi)物塊運動的路程是0.2 mD. t=0.4 s 時，物塊與小球運動方向相反【解析】 選 A Bo t=0.6s 時，物塊的位移為 y=0.1sin（2.5 二x0.6）m=-0.1 m;則對小球h+|y|=igt2,解得 h=1.7 m,選項 A 正確；簡諧運動的周期是 T= =2s=0.8 s,選項 B 正2厶 W蛍2.5沢確;0.6 s 內(nèi)物塊運動的路程是3A=0.3 m，選項 C 錯誤;t=0.4s=，此時物塊在平衡位置向下2振動，則此時物塊與小球運動方向相同

3、，選項 D 錯誤。3.（2015 北京高考）周期為 2.0s 的簡諧橫波沿 x 軸傳播，該波在某時刻的圖像如圖所示，此vi/v /時質(zhì)點 P 沿 y 軸負(fù)方向運動，則該波（）7 /丿A. 沿 x 軸正方向傳播，波速 v=20m/sB. 沿 x 軸正方向傳播，波速 v=10m/sC. 沿 x 軸負(fù)方向傳播，波速 v=20m/sD. 沿 x 軸負(fù)方向傳播，波速 v=10m/s【解析】 選 B。根據(jù)前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點振動的原理，該波沿 x 軸正方向傳播；根據(jù)圖像，這列波的波長為 20m，所以波速 v= =10m/s，選項 B 正確。T4.（2015 福建高考）簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿 x 軸正方

4、向傳播，波速為 v。若某時刻在 波的傳播方向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點 a、b 相距為 s，a、b 之間只存在一個波谷，則從該時2刻起,下列四幅波形圖中質(zhì)點 a 最早到達波谷的是3【解析】 選 D。由波沿 x 軸正方向傳播可知圖 A、C 中質(zhì)點 a 經(jīng)4T 到達波谷，圖 B、D 中質(zhì)點 a 經(jīng)4T 到達波谷，由波形圖可知圖 D 中的波長短，周期短，因此圖 D 中的質(zhì)點 a 最早到達 波谷,故選 Do5.（2015 海南高考）一列沿 x 軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0 時刻的波形如圖所示，質(zhì)點 P的 x 坐標(biāo)為 3 葉已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2 次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s。下列說法正I 1確的

5、是（）波速（2）坐標(biāo)為 2m 的質(zhì)點運動情況相同。1【解析】選 B、D E。任意振動質(zhì)點連續(xù) 2 次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s,貝 U T=0.4s,2點和 x 坐標(biāo)為 2m 的質(zhì)點為同相點,x 坐標(biāo)為 2m 的質(zhì)點經(jīng)過 t=0.2s 即四分之一周期恰好位于 波峰，故 x坐標(biāo)為 22m 的質(zhì)點在 t=0.2s 時恰好位于波峰，D 正確；當(dāng)質(zhì)點 P 位于波峰時，經(jīng)過 了半個周期，而x坐標(biāo)為 17m的質(zhì)點和 x坐標(biāo)為 1m的質(zhì)點為同相點，經(jīng)過半個周期 x坐標(biāo)為 1m的質(zhì)點恰好位于波谷,E正確。6.（2015 四川高考）平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌ǎM波）,在波A.波速為 4m/sB.波的頻率為

6、1.25HzC.x 坐標(biāo)為 15m 的質(zhì)點在t=0.6st=0.2s時恰好位于波谷時恰好位于波峰17m 的質(zhì)點恰好位于波谷E.當(dāng)質(zhì)點 P 位于波峰時,x 坐標(biāo)為【解題指南】解答本題時注意以下兩點：弋“任意振動質(zhì)點連續(xù) 2 次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s ”即周期為 0.8s,頻率(1 )v=入T。x 坐標(biāo)為 15m 的質(zhì)點與 x 坐標(biāo)為 3m 的質(zhì)點 P 運動情況相同,x 坐標(biāo)為 22m 的質(zhì)點與 x解得 T=0.8s。從圖像中可知 入=4m,所以根據(jù)公式1f=可得波的頻率為 1.25Hz,B 正確;x 坐標(biāo)為T波長的整數(shù)倍，即兩質(zhì)點為同相點，而 x 坐標(biāo)為平衡位置，所以 x 坐標(biāo)為 15

7、m 的質(zhì)點在 t=0.6sv= =- m/s=5m/s,故 A 錯誤;根據(jù)公式T 0.815m 的質(zhì)點和 x 坐標(biāo)為 3m 的質(zhì)點相隔 12m,為3m的質(zhì)點經(jīng)過 t=0.6s即四分之三周期振動到 時振動到平衡位置,C 錯誤;x 坐標(biāo)為 22m 的質(zhì)QABCD3的傳播方向上有相距 3m 的甲、 乙兩小木塊隨波上下運動。 測得兩小木塊每分鐘都上下 30 次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木 塊之間有一個波峰。這列水面波（）A.頻率是 30HzB.波長是 3mC.波速是 1m/sD.周期是 0.1s【解題指南】解答本題可按以下思路進行：（1）根據(jù)小木塊每分鐘上下 30 次,可計算出頻率和周期。（2）根據(jù)

8、甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，可計算出波長。由 v=可求出波速。T【解析】選 Co由于小木塊每分鐘振動 30 次,因此周期為：T=60s=2s,頻率為：f=-=0.5Hz,30T3故 A D 錯;又因為甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，所以上入=SAB,解得波長2入=2no波速 v= =1m/s,B 錯、C 對。T7.（2015 天津高考）圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖 ,a、b 兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為 xa=2m 和 xb=6m,圖乙為質(zhì)點 b 從該時刻開始計時的振動圖像。下列說法正確的是（）A. 該波沿+x 方向傳播，波速為 1m/sB. 質(zhì)點 a 經(jīng)4S振

9、動的路程為 4mC. 此時刻質(zhì)點 a 的速度沿+y 方向D. 質(zhì)點 a 在 t=2s 時速度為零【解析】 選 D。由題圖甲可知，該波的波長為 8m,由題圖乙可知，波振動的周期為 8s,并且質(zhì)點 b 在開始計時時刻沿+y 軸方向運動，則該波沿-x 方向傳播，且波速 v= =8m/s=1m/s,故T 8選項 A 錯誤；質(zhì)點 a 經(jīng)4S振動半個周期，振動的路程為兩個振幅，即振動的路程為 2A=2X0.5m=1m,故選項 B 錯誤；該波沿-x 方向傳播，則開始計時時刻質(zhì)點 a 的速度沿-y 軸方向運動，故選項 C 錯誤;質(zhì)點 a 在 t=2s 時,處于波谷，其速度為零，故選項 D 正確。二、填空題8.

10、（2015 江蘇高考）用 2X106Hz 的超聲波檢查膽結(jié)石，該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別 為2 250 m/s 和 1 500 m/s,則該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的_倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因為超聲波的波長較短，遇到結(jié)石時 （選填“容易”或“不容易”）發(fā)生衍射?！窘馕觥?根據(jù) v=入 f,在傳播中，超聲波的頻率不變，所以波長與速度成正比，解得波長比為1.5。在結(jié)石中，超聲波的波長為 入=-1mm 因為波長太短，所以不容易發(fā)生明顯衍射。f答案：1.5 不容易49.（2015 北京高考）用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖所示。51_組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用（選填選項前的字母）。A

11、. 長度為 1m 左右的細(xì)線B. 長度為 30cm 左右的細(xì)線C.直徑為 1.8cm 的塑料球D.直徑為 1.8cm 的鐵球2測出懸點 O 到小球球心的距離（擺長兒及單擺完成 n 次全振動所用的時間 t,則重力加速度g=（用 L、n、t 表示）3下表是某同學(xué)記錄的 3 組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理。組次123擺長 L/cm80.0090.00100.0050 次全振動時間 t/s90.095.5 )100.5振動周期 T/s1.801.91 L2重力加速度 g/（m s ）9.74* 9.73請計算出第 3 組實驗中的 T=s,g=m/s2。用多組實驗數(shù)據(jù)作出T2-L 圖像，也可以求出重力加

12、速度g,已知三位同學(xué)作出的T2- L 圖 線a 和 b 平行,b 和 c 都過原點，圖線 b 對應(yīng)的 g 值最接 b,下列分析正確的是_ （選填選項前的字母）A. 出現(xiàn)圖線 a 的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長B. 出現(xiàn)圖線 c 的原因可能是誤將 49 次全振動記為 50 次C. 圖線 c 對應(yīng)的 g 值小于圖線 b 對應(yīng)的 g 值某同學(xué)在家里測重力加速度。他找到細(xì)線和鐵鎖，制成一個單擺，如圖所示,由于家里只有一根量程為 30cm 的刻度尺，于是他在細(xì)線上的 A 點做了一個標(biāo)記，使得懸點 O 到 A 點間的細(xì)線長度小于刻度尺量程。 保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長度不變，通過改變 OA 間細(xì)

13、線長度以改變擺長。實驗中，當(dāng) OA 間細(xì)線的長度分別為 11、12時，測得相應(yīng)單擺的周期為 T1、T2,由此可得重力加速度 g=_（用 I1、I2、T1、T2表示）。的示意圖如圖中的 a、b、c 所示,其中 近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對于圖線a、尸67【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下三點進行分析：1知道單擺的周期公式。2會計算單擺的周期和擺長。3會分析實驗誤差?！窘馕觥考?xì)線的長度要適當(dāng)長一些，所以要選擇 1m 長的細(xì)線，選項 A 正確，選項 B 錯誤；為 了減小相對誤差，應(yīng)該選擇密度大的鐵球，選項 C 錯誤,選項 D 正確。4出現(xiàn)圖線 a 的原因：少記錄擺線的長度，而不是多記錄擺線的長度，選項

14、A 錯誤;出現(xiàn) c 的 原因是周期小了，選項 B 正確；圖線斜率的倒數(shù)是 g 值，c 對應(yīng)的值大于 b 對應(yīng)的值，選項 C 錯 誤。10. (2015 天津高考)某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。(1) 為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是_。A. 組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B. 組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線C. 實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動D. 擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大(2) 如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1m 的單擺。實驗時，由于僅有量程為20cm 精度為 1mm 的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于 同一水平面的位置做

15、一標(biāo)記點，測出單擺的周期 ；然后保持懸點位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點，并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的距離 L。用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達式 g=_ ?！窘馕觥?1)為了使測量誤差盡量小，組裝擺球須用密度較大、直徑較小的擺球和不易伸長的 細(xì)線,故選項 A 錯誤,選項 B 正確；單擺的擺球必須在同一豎直面內(nèi)擺動，以減少實驗誤差，故選項 C 正確;單擺的擺角比較小，在擺長一定的情況下擺的振幅不能太大，故選項 D 錯誤。(2)設(shè)單擺的擺球半徑為 r,實驗時標(biāo)記點到懸點的距離為l,由單擺的周期公式可知，

16、根據(jù)單擺的周期公式T = 2二可得gg4：2lT2第三組實驗中，周期 T=2.01s,由加速度公式4二gT，代入數(shù)據(jù)得2g=9.76m/s。答案：A D9.76 B4二2（h2）T2-T；根據(jù)單擺的周期公式H2+xT2=2;2,聯(lián)立可得g8答案：4二1 2.：L(1)B、C (2)22【誤區(qū)警示】(i)減小測量誤差的措施： 組裝擺球須用密度較大、 直徑較小的擺球，不易伸長 的細(xì)線；單擺的擺球必須在同一豎直面內(nèi)擺動；單擺的擺角比較小，在擺長一定的情況下擺的振幅不能太大。單擺周期公式T =2二L中擺長L為擺球重心到懸點的距離。g八)三、計算題11.(2015全國卷n)平衡位置位于原點 0 的波源發(fā)

17、出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x 軸傳播,P、 Q 為 x 軸上的兩個點(均位于 x 軸正向),P 與 0 的距離為 35cm,此距離介于一倍波長 與二倍波長之間。已知波源自 t=0 時由平衡位置開始向上振動，周期 T=1s,振幅 A=5cm 當(dāng)波傳到 P 點時,波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過 5s,平衡位置在 Q 處的質(zhì)點第一次處于波峰 位置。求：(1) P、Q 間的距離。(2)從 t=0 開始到平衡位置在 Q 處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程。5【解析】(1)當(dāng)波傳到 P 點時,波源恰好處于波峰位置，說明 P 與 O 的距離為入4剛5- 0.28即入=35cm,入

18、=28cm,v= =m/s=0.28m/s4T 1Q 與 O 之間的距離為 6 個波長，即 1.68m,P、Q 間的距離 L=1.68m-0.35m=1.33m1(2)從 t=0 開始到平衡位置在 Q 處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源振動 6 丄 T,-flTL4波源在振動過程中通過的路程1s=4AX一 =4X0.05X6m=1.25m4(2) 1.25m)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x 軸正向和負(fù)向傳播t=0 時的波形曲線如圖所示。求1 t=0 時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm 的所有質(zhì)點的 x 坐標(biāo)。2 從 t=0 開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16cm 的質(zhì)點的時

19、間?！窘馕觥?1) t=0 時，在 x=50cm 處兩列波的波峰相遇，該處質(zhì)點偏離平衡位置的位移為16cm。兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移均為16cm。T二27：.H-1-、T2=2兀；_-,且 11-I2=AL,解得 g=g : gT；l2_r4:.2LL-o-T；T答案：(1) 1.33m12.(2015 全國卷I為 25cm/s,兩列波在,波速均910從圖線可以看出，甲、乙兩列波的波長分別為入i=50cm,入2=60cm甲、乙兩列波波峰的 x 坐標(biāo)分別為xi=50+ki入i,k1=0, 1, 2, X2=50+k2入2,k2=0, 1, 2, 由式得，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為

20、16cm 的所有質(zhì)點的 x 坐標(biāo)為x=(50+300n)cm n=0, 1, 2,(2)只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點的位移為-16cm。t=0 時，兩波波谷間的 x 坐標(biāo)之差為 x=50 (2m21)亍 -50 (2m11)式中,m1和 m 均為整數(shù)。將式代入式得 x=10(6m2-5m1)+5由于 m、m 均為整數(shù)，相向傳播的波谷間的距離最小為 xo=5cm 從 t=0 開始,介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16cm 的質(zhì)點的時間為 t=乞2v代入數(shù)據(jù)得 t=0.1s答案：(1) x=(50+300n)cmn=0, 1, 2,(2) 0.1s13.(2015 浙江高考)某個質(zhì)點的簡諧運動圖

21、像如圖所示，求振動的振幅和周期。【解析】由圖讀出振幅 A=10、2cm代入數(shù)據(jù)-10=10-2sin(2-7)得 T=8s答案：10 .2 cm 8s14.(2015 重慶高考)如圖為一列沿 x 軸正方向傳播的簡諧機械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點 P的振動周期為 0.4s。求該波的波速并判斷P 點此時的振動方向?！窘馕觥坑深}圖可知，該波的波長入=1.0m;由于質(zhì)點 P 的振動周期為 0.4s,故該波的傳播周簡諧運動方程x=Asin (t)T11期 T=0.4s;所以該波的波速：v= =10m/s=2.5m/s。由于該波沿 x 軸正方向傳播,故由規(guī)律T 0.4下坡上，上坡下”可知,P 點此時的振動方向沿 y 軸正方向。答案：2.5m/s y 軸正方向15.(2015 北京高考)如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個物塊，彈簧質(zhì)量不計。物塊 (可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為 m,在水平桌面上沿 x