【精品】2019年版本高考物理二轮总复习专题过关检测--专题：机械振动与机械波(全部含详细答案解析)-Word版

高考物理二轮总复习专题过关检测机械振动与机械波(附参考答案)(时间:90分钟 满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,共40分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分)1.人体内部器官的固有频率为4～12 Hz.1986年,法国次声波实验室次声波泄漏，造成30多名农民在田间突然死亡.出现这一现象的主要原因是( ) A.次声波传播的速度快B.次声波频率和人体内部器官固有频率相同，由于共振造成器官受损而死亡C.人们感觉不到次声波，次声波可不知不觉地杀死人D.次声波穿透能力强，穿过人体时造成伤害解析:次声波的频率低于20 Hz ，当与人体内部器官的固有频率相同时，发生共振现象，造成器官受损而死亡. 答案:B2.如图7-1所示，位于介质 Ⅰ 和 Ⅱ 分界面上的波源S ，产生两列分别沿x 轴负方向与正方向传播的机械波.若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f 1、f 2和v 1、v 2，则( )图7-1A.f 1＝2f 2，v 1＝v 2B.f 1＝f 2，v 1＝0.5v 2C.f 1＝f 2，v 1＝2v 2D.f 1＝0.5f 2，v 1＝v 2解析:同一波源的振动频率相同，f 1＝f 2，由图知,32321λλ==L 再由v ＝λf 可知v 1＝2v 2. 答案:C3.一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t 1=0时波传播到x 轴上的质点B ，在它左边的质点A 恰好位于负最大位移处，如图7-2所示.在t 2=0.6 s 时，质点A 第二次出现在正的最大位移处，则( )图7-2A.该简谐波的波速等于10 m/sB.t 2=0.6 s 时，质点C 在平衡位置处且向下运动C.t 2=0.6 s 时，质点C 在平衡位置处且向上运动D.当质点D 第一次出现在正最大位移处时，质点B 恰好在平衡位置且向下运动 解析:质点A 第二次出现正的最大位移所需时间,23s 6.0T t ==解得周期T =0.4 s ，则波速,m/s 5m/s 4.02===Tv λA 错.波传到C 点需要s,2.022==Tv λ此时C 点重复质点B 的运动，在平衡位置处且向上运动，再经Δt =(0.6－0.2) s=0.4 s=T ,质点C 的运动状态跟0.2 s 时相同，B错，C 对.质点D 第一次出现正的最大位移时，即x =1.5 m 处质点的运动传播到D ，需要.431s 7.0m/s 5m )5.15(T ==-此时质点B 处在负最大位移处.答案:C4.一列平面简谐波，波速为20 m/s ，沿x 轴正方向传播，在某一时刻这列波的图象如图7-3所示.由图可知( )图7-3A.这列波的周期是0.2 sB.质点P 、Q 此时刻的运动方向都沿y 轴正方向C.质点P 、R 在任意时刻的位移都相同D.质点P 、S 在任意时刻的速度都相同解析:由图象可知λ=4 m ，据λ=vT 可知T =λ/v =4/20 s=0.2 s ，故A 正确. 据波的传播方向与质点的振动方向的关系可判断出，此时刻P 、Q 的运动方向都沿y 轴正方向，故B 正确.由于P 、S 两个质点的平衡位置间的距离等于一个波长，故P 、S 振动完全相同，故D 正确，C 错. 答案:ABD5.下列说法中正确的是( )A.将单摆从地球赤道移到南(北)极，振动频率将变大B.将单摆从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，则其振动周期将变到原来的2倍C.将单摆移至绕地球运转的人造卫星中，其振动频率将不变D.在摆角很小的情况下，将单摆的振幅增大或减小，单摆的振动周期保持不变 解析:单摆周期.2glT π=南(北)极处的重力加速度比赤道处大，周期变小，频率变大，选项A 正确；由2rMmGmg =知，从地面移至距地面高度为地球半径的高度时，重力加速度将变为原来的,41则周期变为原来的2倍，选项B 正确；人造卫星中的物体处于完全失重状态，单摆不会摆动，故选项C 错误；单摆的周期与振幅无关，选项D 正确. 答案:ABD6.位于坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为400 m/s.已知t =0时，波刚好传播到x =40 m 处，如图7-4所示，在x =400 m 处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )图7-4A.波源开始振动时方向沿y 轴正方向B.波源的振动周期为T =0.05 sC.若波源向x 轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率小于波源的频率D.该简谐横波在传播过程中只有遇到尺寸小于或等于20 m 的障碍物时才会发生明显的衍射现象解析:由图象知，波源开始振动的方向沿y 轴负方向，A 错.λ=20 m ，则,s 05.0s 40020===vT λB 正确.据多普勒效应，接收器接收到的波的频率小于波源的频率，C 正确.据波发生明显衍射现象的条件知D 错. 答案:BC7.图7-5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)( )图7-5 A.0.56 mB.0.65 mC.1.00 mD.2.25 m解析:由于木板匀速拉动，据s=vt ,则s,3s 20.060.0===v s t 显然t =2T ,则T =1.5 s ，据,2g L T π=可计算出摆长L 大约为0.56 m.故A 正确.答案:A8.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 组成(图7-6)，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( )图7-6A.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解析:由两种波的传播速率可知，纵波先传到地震仪位置，设所经历时间为t ,则横波传到地震仪处的时间为t +5 s ，由位移关系可得4(t +5 s)=9t ,t =4 s ，则震源距地震仪距离l =vt =36 km ，故A 正确. 答案:A9.(2010四川成都高三一检，18)如图7-7甲所示，同一水平直线上相距6 m 的A 、B 两处各有一个振源，C 为A 、B 连线的中点.在t 0=0时刻，A 、B 两处的质点以相同的振幅同时开始做垂直于直线AB 的上下振动，且都只振动了一个周期，它们的振动图象分别为图乙和图丙.若A 处振源向右传播的波与B 处振源向左传播的波在t 1=0.3 s 时刻于C 点相遇，则( )图7-7A.两列波在A 、B 间的传播速度均为10 m/sB.两列波的波长都是4 mC.在两列波相遇的过程中，中点C 为振动加强点D.在t 2=0.7 s 时刻，B 处质点经过平衡位置且振动方向向下 解析:根据题意可知:两列波的传播速度均为,m/s 10m/s 3.03===t s v A 正确；由振动图象知两列波周期均为0.2 s,λ=vT =10×0.2 m=2 m,B 错误；中点C 与两波源的路程差为0，但两波源的起始振动方向相反，故C 为振动减弱点，C 错误；因A 波经过0.6 s 传播至B 处质点，故0.7 s 时B 处质点的振动情况和0.1 s 时A 处质点的振动情况相同，0.1 s 时A 处质点正经过平衡位置向下运动，故D 正确. 答案:AD10.一简谐横波在x 轴上传播，波源振动周期T =0.1 s ，在某一时刻的波形如图7-8所示，且此时a 点向下运动.则( )图7-8A.波速为20 m/s ，波沿x 轴正向传播B.波速为20 m/s ，波沿x 轴负向传播C.波速为10 m/s ，波沿x 轴负向传播D.波速为10 m/s ，波沿x 轴正向传播 解析:由图象知波长λ=2 m ，则波速.m/s 20==Tv λ根据“上坡质点向下动，下坡质点向上动”的规律，由a 点向下运动得出波沿－x 方向传播，B 正确. 答案:B二、填空实验题(2小题，共20分)11.(8分)一列沿着x 轴正方向传播的横波，在t =0时刻的波形如图7-9甲所示.图甲中某质点的振动图象如图乙所示.图7-9质点N 的振幅是________m ，振动周期为________s ，图乙表示质点_________(从质点K 、L 、M 、N 中选填)的振动图象.该波的波速为________m/s.解析:由图甲可知，振幅为0.8 m.由图乙可知，振动周期T =4 s.由图乙可知该质点在t =0时，正由平衡位置向y 轴正方向振动，故它表示质点L 的振动图象.由λ=vT 可得，.m/s 5.0m/s 42===T v λ答案:0.8 4 L 0.512.(12分)(2010湖北八校一联，22)(1)甲、乙两同学做“用单摆测重力加速度”实验，甲同学用秒表测量单摆的周期:当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为0，单摆每次经过最低点计一次数，当数到n =60时秒表的示数如图甲所示，则该单摆的周期是_________s(结果保留三位有效数字)；乙同学用游标卡尺测量摆球的直径如图乙所示，则游标卡尺的读数是_________cm.图7-10(2)在做实验时，可能导致重力加速度的测量结果偏大的有________. A.振幅偏小B.在未悬挂摆球之前先测定好摆长C.摆球做圆锥摆运动D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长解析:(1)单摆每一个周期通过最低点两次，所以数60次的时间为30个周期，从秒表中读数为67.2 s(或67.3 s)，周期为.s 24.230==tT 游标卡尺主尺读数为15 mm ，游标尺第12条刻度与主尺刻度对齐，L =15 mm+0.05 mm×12=15.60 mm=1.560 cm. (2)根据单摆周期公式g l t π2=可得,422Tlg π=所以重力加速度测量值与振幅无关，A 错；未悬挂摆球前测定摆长，l 值偏小，g 值偏小，B 错误；摆球做圆锥摆运动周期变短，g 值偏大，摆线长加摆球直径作为摆长，摆长偏大，g 值偏大，CD 正确. 答案:(1)2.24(3分) 1.560(3分) (2)CD(6分) 三、计算题(4小题，共40分)13.(8分)一列横波波速v ＝40 cm/s ，在某一时刻的波形如图7-11所示，在这一时刻质点A 振动的速度方向沿y 轴正方向.求:图7-11(1)这列波的频率、周期和传播方向；(2)从这一时刻起在0.5 s 内质点B 运动的路程和位移； (3)画出再经过0.75 s 时的波形图.解析:(1)从图中可得出波长λ＝8 cm ，这列波的频率和周期分别是,Hz 5==λvf .s 2.01==fT A 点此刻振动的速度方向向上，说明波沿x 轴负方向传播. (2)质点B 原来位于平衡位置，速度方向沿y 轴负方向.0.5 s 即2.5个周期后质点又回到平衡位置，速度方向变为竖直向上.则B 点在0.5 s 内的位移等于零.通过的路程为s ＝2.5×4×0.1 m ＝1 m. (3)波形如图中虚线所示.答案:(1)5 Hz 0.2 s 沿x 轴负方向传播 (2)1 m 0 (3)略14.(10分)如图7-12所示，在某介质中波源A 、B 相距d ＝20 m ，t ＝0时两者开始上下振动，A 只振动了半个周期，B 连续振动，所形成的波传播速度v ＝1.0 m/s ，开始阶段两波源的振动图象如图7-13所示.图7-12图7-13图7-14(1)在图7-14中定性画出 t ＝14.3 s 时A 波所达位置一定区域内的实际波形. (2)求时间t ＝16 s 内从A 发出的半波前进过程中所遇到的波峰个数. 解析:(1)波形图如下图所示(2)16 s 内两列波相对运动过的长度为l ＝l A ＋l B －d =2vt －d ＝12 mA 波宽度为m 2.022===AAT va λ B 波波长为λB ＝ vT B =2 m 可知A 波经过了6个波峰. 答案:(1)略 (2)6个15.(10分)一列简谐波沿直线传播,A 、B 、C 是直线上的三点,如图7-15所示,某时刻波传到B 点,A刚好位于波谷,已知波长大于3 m 小于5 m,AB =5 m,周期T =0.1 s,振幅A =5 cm,再经过0.5 s,C 第一次到达波谷,则A 、C 相距多远?到此时为止,A 点运动的路程为多大?图7-15解析:(1)若λ)41(m 5+==n ABm 1420m 415+=+=n n λ 由于3 m ＜λ＜5 m 所以n =1,λ=4 m,m/s 40==T v λAC =vt +λ=24 m若,)43(m 5λ=+==n AB 34m20+=n λ此时无解.(2)A 点运动路程.m 25.24s1.045s 5.0=⨯+=A Ts 答案:24 m 1.25 m16.(12分)有两列简谐横波a 、b 在同一媒质中沿x 轴正方向传播，波速均为v =2.5 m/s.在t =0时两列波的波峰正好在x =2.5 m 处重合，如图7-16所示.图7-16(1)求两列波的周期T a 和T b .(2)求t =0时两列波的波峰重合处的所有位置.(3)辨析题:分析并判断在t =0时是否存在两列波的波谷重合处.某同学分析如下:既然两列波的波峰与波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在.只要找到这两列波半波长的最小公倍数，……，即可得到波谷与波谷重合处的所有位置.你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些点的位置.若不正确，指出错误处并通过计算说明理由.解析:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为λa =2.5 m 、λb =4.0 m ，因此它们的周期分别为s 1s 5.25.2===v T aa λ.s 6.1s 5.20.4===v T b a λ(2)两列波波长的最小公倍数为 s=20 mt =0时，两列波的波峰重合处的所有位置为 x =(2.5±20k )m(k =0,1,2,3,…). (3)该同学的分析不正确.要找两列波的波谷与波谷重合处，必须从波峰重合处出发，找到这两列波半波长的整数倍恰好相等的位置.设距离x =2.5 m 为L 处两列波的波谷与波谷相遇，并设,2)12(,2)12(ban L m L λλ-=-=式中m 、n 均为正整数只要找到相应的m 、n 即可将λa =2.5 m,λb =4.0 m 代入并整理，得585.20.41212===--b a n m λλ由于上式中m 、n 在整数范围内无解，所以不存在波谷与波谷重合处. 答案:(1)1 s 1.6 s (2)2.5±20k (k =0,1,2,3,…) (3)该同学的分析不正确。