【最新+备战高考】全国高中物理试题汇编(11月第一期)：G4机械振动与机械波综合

G4 机械振动与机械波综合
【题文】（物理卷·2015届湖南省师大附中高三第一次月考（2014.09））19．【物理——选修3－4】 (15分)
(1)(6分)在均质弹性绳中有一振源S ，它以5 Hz 的频率上下做简谐运动，振幅为5 cm ，形成的波沿绳向左、右两边传播．从振源开始振动计时，t 时刻的波形如图所示，质点P 右边的绳还未振动，S 左边的波形没有画出，则__BD__．
A ．该波的波速为60 cm/s
B ．波源S 开始振动的方向向下
C ．图中的质点Q 在t 时刻处在波谷
D ．在t ＝0至t ＝1.0 s 时间内质点P 运动的路程为70 cm
【答案】【知识点】波的图像 G2 G4
【答案解析】BD 解析： (1)该波的频率f ＝5 Hz ，周期T ＝0.2 s ，由图知该波在t ＝32
T ＝0.3 s 时间内，波传播了12 cm ，则波速v ＝Δx Δt cm/s ＝12×10－2
0.3
m/s ＝40 cm/s ，选项A 错误，此时P 点的振动方向向下，则波源的起振方向向下，选项B 正确；由对称性知x ＝－6 cm 处质点t 时刻处于波峰，选项C 错误；在t ＝0至t ＝1.0 s 时间内，即Δt ＝1 s ，质点P 已振动0.7 s ，运动的路程为0.70.2×4A ＝72×4×5 cm ＝70 cm ，选项D 正确，故选BD 【思路点拨】本题主要是根据图像得到波的周期、峰值，从而得到质点的振动规律，然后根据波速与周期的关系就可以求解。

【题文】（物理卷·2015届河北省邯郸市高三摸底考试（2014.09））17．【物理——选修3-4】
(1) (4分) 一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图甲是波传播到x ＝5 m 的M 点时的波形图，图 乙是质点N (x ＝3 m)从此时刻开始计时的振动图象，Q 是位于x ＝10 m 处的质点，则Q 点开 始振动时，振动方向沿y 轴 方向（填“正”或“负”）；经过 s ，Q 点第一次到达波 峰。

【答案】【知识点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．G2 G4
【答案解析】负，8 解析：图甲所示的波形为波刚传到M点的波形，由图甲可知，此时质点M的振动方向向下，故Q点开始振动的方向沿y轴负方向．由图甲可以看出波长λ=4m，由图乙可以看
出周期T=4s．所以波速v＝4 4
T
λ
=
＝1m/s．由图甲还可以看出，最前面的波峰距Q点的距离△x=8m，故最前面的波峰传播到Q点，也就是Q点第一次出现波峰的时间．则t=
8
1
x
v
∆
=s＝8s
【思路点拨】各点起振方向相同，通过M点的振动方向确定Q点的振动方向．根据波长、周期求出波速．根据波峰距离Q的水平距离，求出Q点第一次到达波峰的时间．解决本题的关键知道各点的起振方向相同，以及知道波速、波长、周期的关系．
【题文】（理综卷·2015届河北省唐山市高三9月模拟考试（2014.09））34．（1）（6分）某横波在介质中沿x轴传播，图甲是t=ls时的波形图，图乙是介质中x=2m处质点的振动图象，则下列说法正确的是
A．波沿x轴正向传播，波速为1m/s
B．t=2s时，x=2m处质点的振动方向为y轴负向
C．在t=ls到t=2s的时间内，x=0,5m处的质点运动速度一直增大
D．在1s的时间内，波动图象上任意质点通过的路程都是l0cm
E．x=lm处质点和x=2m处质点振动步调总相反
【答案】【知识点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．G2 G4
【答案解析】 BDE 解析： A、由甲图知，波长λ=2m，由乙图知，质点的振动周期为T=2s，则波速为：v=T
λ
=1m/s．由乙图知，t=1s时刻，x=2m处质点向上运动，根据甲图可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误．
B、由乙图知，t=2s时，x=2m处质点的振动方向为y轴负向，故B正确．
C、在t=1s到t=2s经历
的时间为△t=1s=
2
T
，t=1s时刻x=0.5m处的质点位于波峰，则在t=1s到t=2s的时间内该质点的
速度先增大后减小，故C错误．D、因△t=1s=
2
T
，则在1s的时间内，波动图象上任意质点通过的路程都是两个振幅，为10cm，故D正确．E、x=lm处质点和x=2m处质点相距半个波长，振动步调总相反．故E正确．故选：BDE
【思路点拨】由甲读出波长λ，由图乙读出周期T，由v=T
λ
求出波速．根据图乙t=1s时刻质点的
速度方向，在图甲中判断波的传播方向．根据时间与周期的倍数关系分析质点的速度方向和通过的路程．根据质点间距离与波长的关系，分析它们状态关系．本题关键要把握两种图象的联系，能根据振动图象读出质点的速度方向，在波动图象上判断出波的传播方向．
【题文】（理综卷·2015届广西桂林中学高三8月月考（2014.08））34. [物理—选修3-4](15分) (1) (6分) 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
【答案】【知识点】自由振动和受迫振动．G2 G4
【答案解析】AB 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．故A正确，C错误；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，这样c摆产生共振，故c摆的振幅最大．故B正确，D错误；故选A、B．
【思路点拨】单摆的固有周期公式T=2πL
g
，题中ac两个单摆的摆长相同，固有周期相同．由
题，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，做自由振动，其振动的周期等于固有周期．b、c、d、e 四个单摆在a摆的驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，即等于a的固有周期．当驱动力周期等于单摆的固有周期时，产生共振，振幅最大．驱动力的周期与单摆的固有周期相差越大，振幅越小．本题考查受迫振动的周期和共振现象．自由振动与受迫振动是从振动形成的原因来区分的．比较简单．
【题文】（理综卷·2014届河南省实验中学高三第一次模拟考试（2014.05））（2）（9分）如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆．
(1)该波的波长为多少？
(2)在S1、S2连线上振动加强的点有几个，它们距S1的距离为多少？
(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？
【答案】【知识点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．G2 G4 【答案解析】(1）2m；（2）1m，2m，3m；（3）6 解析：
（1）波长λ＝vT＝10 5
v
f
=
＝2m，
（2）S1、S2之间恰好有2个波长，由对称性可直接判断B点为加强点，A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点，由图形可知，AS2-AS1=λ，CS1-CS2=λ，故A与C两点也为加强点，故在S1、S2连线
上有3个加强点分别为：AS1=
2
λ
=1 m，BS1=λ=2 m，CS1=
3
2
λ=3 m．
（3）A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线（表示三个加强区域）交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强点．【思路点拨】根据波长、波速即频率的关系求解波长，两列频率相同的简谐波在某点相遇时，若它们的波程差是波长的整数倍，则振动是加强区；若它们的波程差是半波长的整数倍，则振动是减弱区．解决本题的关键知道波峰和波峰叠加，波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱．以及知道振动加强区和振动减弱区的分布．
【题文】（理综卷·2014届河南省实验中学高三第三次模拟考试（2014.05））34．（15分）[选做3—4模块]
（1）（5分）如图甲所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间
距离为d。

质点1开始振动时速度方向竖直向上，振动由此开始向右传播。

经过时间t，
前13个质点第一次形成如图乙所示的波形．关于该波的周期与波长说法正确的为
A ．239t d
B ．238t d
C ．2t 9d
D ．t d
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【答案】【知识点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．G4
【答案解析】 D 解析： 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2
T 振动的方向才能向上，即与波源的起振方向相同，设周期为T ，则t=32T+2
T =2T ，即T=2t ；相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长，由题意知波长为8d ，故D 正确．故选：D
【思路点拨】本题的关键是根据波传播的周期性和振动传播的特点，画出波的图象（振动应传播到第17个质点），或从第13个质点此时的振动方向向下数到再经2
T 才能振动方向向上，从而找出周期T 与时间t 的关系，然后即可求解．“经过时间t ，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形”，并不说波只传到前13个质点．如果是只传到前13个质点，由于第13个质点此时振动方向向下，所以质点1开始运动时的速度方向也应该竖直向下，这与题给条件矛盾；熟记：任何质点的起振方向均与波源的起振方向相同．。