考點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

1、 圓學(xué)子夢(mèng)想 鑄金字品牌 溫馨提示： 此題庫為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比 例，關(guān)閉Word文檔返回原板塊。 考點(diǎn)15 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 一、選擇題 1. (2013北京高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波,波速為4m/s。某時(shí)刻波形如圖所示,下列說法正確的是 ( ) A.這列波的振幅為4cm B.這列波的周期為1s C.此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D.此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行: (1)先由圖像讀出這列波的振幅和波長。 ? =算出這列波的周期。再由v=f(2) T最后由質(zhì)點(diǎn)的位移分析質(zhì)(3)根據(jù)波的形狀和波的

2、傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向, 點(diǎn)加速度的大小。?=;根據(jù)v=f故由圖像可知波的振幅為【解析】選D。2cm,波長為8 m,A錯(cuò)誤 T可得該波的周期為2s,故B錯(cuò)誤;根據(jù)波的形狀和波的傳播方向的關(guān)系或“同側(cè)法”可知x=4m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;由于x=4m處的質(zhì)點(diǎn)的位移 - 1 - 圓學(xué)子夢(mèng)想 鑄金字品牌 為零,說明回復(fù)力為零,即加速度為零,D正確。 2. (2013福建高考)如圖,t=0時(shí)刻,波源在坐標(biāo)原點(diǎn)從平衡位置沿y軸正向開始振動(dòng),振動(dòng)周期為0.4s,在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡諧橫波。下圖中能夠正確表示t=0.6s時(shí)波形的圖是 ( ) 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)

3、理解以下兩點(diǎn): (1)明確t=0時(shí)刻和t=0.6s時(shí)刻波源的振動(dòng)方向。 (2)波沿正、負(fù)兩方向傳播的波形關(guān)于y軸對(duì)稱。 【解析】選C。由于波沿正、負(fù)兩方向傳播的波形關(guān)于y軸對(duì)稱,A、B錯(cuò);t=0 時(shí)刻波源沿y軸正向開始振動(dòng),經(jīng)過0.6s即1.5T,波源位于平衡位置且沿y 軸負(fù)向振動(dòng),據(jù)“同側(cè)法”可知C對(duì),D錯(cuò)。 3. (2013大綱版全國卷)在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場上50m直跑道的兩端,分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器。兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波。一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā),向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10m。在此過程中,他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為 ( ) A.2 B.4 C.6 D.8

4、 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析: (1)理解波的干涉中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的含義。 (2)利用公式x=n判斷聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)。 【解析】選B。根據(jù)波的干涉的加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的條件,可知當(dāng)某點(diǎn)與兩個(gè)波源距離差為波長的整數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),即聲音加強(qiáng)點(diǎn),由題可知,x=n - 2 - 鑄金字品牌圓學(xué)子夢(mèng)想 也就是說這位同學(xué),所以這位同學(xué)距離跑道兩端相差5m的整數(shù)倍=5n(n=0,1,2), 。,故選B就為一個(gè)聲音加強(qiáng)點(diǎn),10m內(nèi)共有4個(gè)點(diǎn)每向前運(yùn)動(dòng)2.5m,位置的質(zhì)c,已知四川高考)圖甲是一列簡諧橫波在t=1.25s時(shí)的波形圖4. (2013) ( 起振,則圖乙所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可

5、能位于 a點(diǎn)比位置的晚0.5s B.bxc A.axb D.dxe C.cxd : 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn); (1)根據(jù)題意求出周期 軸的上方。在題中圖乙所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),x(2)5T題中圖乙所示振在t=1.25s=DT,。根據(jù)題意有=0.5s,則周期T=1s,【解析】選 42,并且在x軸的上方。位于axb的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),的質(zhì)點(diǎn)向cxd;位于,x軸的上方;位于bxc的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)在x軸的下方在,正確在x軸的上方,故選項(xiàng)D的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)軸的下方下振動(dòng),在x;位于dxe, B、C錯(cuò)誤。、選項(xiàng)Ab、9m)5.(2013天津高考一列簡諧橫波沿直線傳播

6、,該直線上平衡位置相距的a) ( ,兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示下列描述該波的圖像可能正確的是 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行: - 3 - 鑄金字品牌圓學(xué)子夢(mèng)想 ; 兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,判斷出同一時(shí)刻兩點(diǎn)的振動(dòng)情況(1)先由a、b b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況判斷出波動(dòng)的可能性。(2)再根據(jù)a、處在平衡位在正向最大位移處,b、C。由振動(dòng)圖像可知t=0時(shí)刻,a【解析】選A, 置且向下振動(dòng), ,其可能的波形圖如圖所示當(dāng)簡諧波由b向a傳播時(shí) 91) m(n=0,1,2,3=、b相距9m,等于(n+),即則a 14?n 4 正確。只有A=4m,當(dāng)n=2時(shí), , ,其可能的波形圖如圖所示b當(dāng)簡諧波由a向傳播時(shí)

7、93=m(n=0,1,2,3) (n+),即9m,則a、b相距等34?n4當(dāng)n=0時(shí),=12m,只有C正確。綜上所述,A、C正確,B、D錯(cuò)誤。 6. (2013新課標(biāo)全國卷)如圖,a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2m、4 m和6 m。一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)。下列說法正確的是 ( ) A.在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處 B.在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn) - 4 - 鑄金字品牌圓學(xué)子夢(mèng)想 4s ,其振動(dòng)周期為質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后C. 向上運(yùn)動(dòng)4st6s

8、的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)cD.在 一定向上運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)bE.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí): 解答本題可按以下思路進(jìn)行【解題指南】; 的起振方向判定各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均豎直向下(1)先由質(zhì)點(diǎn)a 時(shí)第一次到達(dá)最高點(diǎn)求出振動(dòng)周期和波長。a在t=3s(2)再根據(jù)質(zhì)點(diǎn),t=3s時(shí)刻由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)在t=0C、D。由質(zhì)點(diǎn)a【解析】選A、3振開始,=8m。從t=0:t=a第一次到達(dá)最高點(diǎn)可得T,所以T=4s,又=vT,則時(shí) 4時(shí)所以選項(xiàng)A正確;t=5s、d點(diǎn)的時(shí)間分別是1s、3 s、6 s,動(dòng)從a點(diǎn)傳播到b、c 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期與波的B錯(cuò);刻質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)了2s經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)然后向先向下運(yùn)動(dòng)1s,振動(dòng)傳播到c點(diǎn)

9、需時(shí)間3s,質(zhì)點(diǎn)c所以選項(xiàng)周期相等,C對(duì);之間的d故選項(xiàng)D正確;b、4st6s上運(yùn)動(dòng),在的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c一直向上運(yùn)動(dòng),? E錯(cuò)。+,所以選項(xiàng)不是的奇數(shù)倍,故振動(dòng)方向不總是相反,距離為10m= 24?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把江蘇高考)如圖所示的裝置彈簧振子的固有頻率是4Hz,7.(20131 Hz,測得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為,給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力,手 ) (則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為 A.1 Hz B.3 Hz C.4 Hz D.5 Hz 【解題指南】理解物體做受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。 - 5 - 鑄金字品牌圓學(xué)子夢(mèng)想 受迫振動(dòng)是按照外界驅(qū)動(dòng),A。轉(zhuǎn)動(dòng)把手后彈簧振子開始做受迫振動(dòng)【解析】選1 則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻

10、率即為,既然振子穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率為1 Hz,力的頻率振動(dòng)的 。Hz可能不同的物理,做簡諧振動(dòng)的物體,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)8.(2013上海高考) ( 量是 回復(fù)力 D. C.加速度 A.位移 B.速度 : 解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn)【解題指南】 速度方向可能不同。當(dāng)它經(jīng)過同一位置時(shí),(1)做簡諧振動(dòng)的物體,k 。x回復(fù)力F=-kx,加速度a=-(2) m 回復(fù)力相同,當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí),位移x【解析】選B。做簡諧振動(dòng)的物體, B正確?？赡懿煌奈锢砹渴撬俣?選項(xiàng)相同,加速度相同,的T繩的一端在,t=0時(shí)開始做周期為9.(2013上海高考)一列橫波沿水平繩傳播3繩上某點(diǎn)位于平衡位置上方的

11、最大位移處。則在經(jīng)過時(shí)間TtT),t(簡諧運(yùn)動(dòng),4) 2t時(shí),該點(diǎn)位于平衡位置的( 且向下運(yùn)動(dòng), B.上方且向上運(yùn)動(dòng)A.上方, ,D.下方且向下運(yùn)動(dòng) 且向上運(yùn)動(dòng) 下方C.,: 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn); 每經(jīng)過一個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)重復(fù)以前的運(yùn)動(dòng)(1)3 (2t這段時(shí)間Tt”“”“”或“=”)。 0 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)振子振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒; (2)在平衡位置處質(zhì)量減小后,機(jī)械能減小。 【解析】物塊以一定的速度通過平衡位置時(shí),質(zhì)量減小,則振動(dòng)的動(dòng)能減小,也就是1初周期內(nèi),由于在這所以能到達(dá)的最大位移減小,振幅減小;系統(tǒng)的機(jī)械能減小, 4即振動(dòng)周期,而位移減小

12、了,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間減小,速度和末速度不變,平均速度不變 減小。 【答案】 三、計(jì)算題)斜面光滑且足夠長、傾角為的斜面體(質(zhì)量為安徽高考16. (2013)如圖所示,M斜面頂端與勁度系數(shù)為,底部與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,放在粗糙的水平地面上的物塊。壓縮m彈簧的另一端連接著質(zhì)量為、自然長度為kL的輕質(zhì)彈簧相連,3斜面體始且物塊在以后的運(yùn)動(dòng)中時(shí)將物塊由靜止開始釋放彈簧使其長度為,L 4 - 11 - 圓學(xué)子夢(mèng)想 鑄金字品牌 終處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g。 (1)求物塊處于平衡位置時(shí)彈簧的長度; (2)選物塊的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)軸,用x表示物塊相對(duì)于平衡位置的位移,證明物塊做簡

13、諧運(yùn)動(dòng); (3)求彈簧的最大伸長量; (4)為使斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài),動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)滿足什么條件(假設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力)? 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下三點(diǎn): (1)物塊回復(fù)力為零的位置是簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置; (2)理解物塊做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件; (3)理解好物塊運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)。 【解析】(1)當(dāng)物塊在斜面上處于平衡位置時(shí),彈簧的伸長量為L mgsin-kL=0 ?sinmg L=解得 k?sinmg 此時(shí)彈簧的長度為L+L=L+ k(2)當(dāng)物塊的位移為x時(shí),彈簧的伸長量為x+L, 物塊所受的合力為F=mgsin-k(x+L) 聯(lián)立以上各式得 F=-kx 物塊所受的回復(fù)力大小與位

14、移成正比,方向始終與位移方向相反,物塊做簡諧運(yùn) - 12 - 圓學(xué)子夢(mèng)想 鑄金字品牌 動(dòng)。 (3)物塊做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為?sinmgL A=+ k4?2mgsinL+ 由對(duì)稱性可知彈簧的最大伸長量為 k4所,斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)(4)設(shè)物塊位移x為正時(shí),斜面體受力情況如圖所示 以有 =0 -Fcos水平方向F+FsinN1f=0 -Fsin豎直方向F-Mg-FcosN1N2 =mgcos又F=k(x+L) FN1 =Mg+mg+kxsin聯(lián)立可得F=kxcos,FN2f F,結(jié)合牛頓第二定律,所以應(yīng)有為使斜面體始終處于靜止,FN2fFkxcos?f ?sinmg?kxMgF?2N?sinmgL時(shí),可能達(dá)到最大值,于是有 當(dāng)x=+ k4?Lmgsin?k(?)cos?cossin?mgkLcos?4 k4 ? ?mgsinL2?kLsin?4mgsinMg4?4mg?mg?k(?)sinMg k4?sinmgL ,可能達(dá)到最大值,于是有x=-(當(dāng)+)時(shí) k4?sinLmg?()cosk?co