(五年高考真题)高考物理 专题十四 机械振动与机械波(全国通用)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、【大高考】(五年高考真题)2016届高考物理 专题十四 机械振动与机械波(全国通用)考点一机械振动12015山东理综,38(1)(难度)(多选)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m.t0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度取重力加速度的大小g10 m/s2.以下判断正确的是()ah1.7 mb简谐运动的周期是0.8 sc0.6 s内物块运动的路程是0.2 mdt0.4 s时,物块与小球运动方向相反解析t0.6 s时,物块的位移为y0.1sin(2.50.6
2、)m0.1 m,则对小球h|y|gt2,解得h1.7 m,选项a正确;简谐运动的周期是T s0.8 s,选项b正确;0.6 s内物块运动的路程是3A0.3 m,选项c错误;t0.4 s,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项d错误答案ab2(2014安徽理综,14,6分)(难度)在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系已知单摆摆长为l,引力常量为G,地球质量为M,摆球到地心的距离为r,则单摆振动
3、周期T与距离r的关系式为()AT2r BT2rCT DT2l解析由单摆周期公式T2及黄金代换式GMgr2,得T2r.答案B3(2014浙江理综,17,6分)(难度)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20 cm,周期为3.0 s当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐地面与甲板的高度差不超过10 cm时,游客能舒服地登船在一个周期内,游客能舒服登船的时间是()A0.5 sB0.75 sC1.0 sD1.5 s解析解法一由题意知,游客舒服登船时间t21.0 s.解法二设振动图象表达式为yA sin t,由题意可知t1或t2,其中
4、rad/s,解得t10.25 s或t21.25 s,则游客舒服登船时间tt2t11.0 s.答案C42013江苏单科,12B(1)(难度)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz,则把手转动的频率为_A1 HzB3 HzC4 HzD5 Hz解析弹簧振子做受迫振动,稳定时其振动频率等于驱动力的频率,则把手转动的频率f1 Hz,选项A正确答案A5(2013上海单科,4,2分)(难度)做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是()A位移 B速度 C加速度 D回复力解析做简谐运动的物体,经过同
5、一位置时,位移、回复力和加速度是确定不变的,而速度的方向可能不同,故A、C、D错误,B正确答案B6(2012重庆理综,14,6分)(难度)装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示将试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时,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()解析试管被竖直提起少许,说明试管在其平衡位置以上最大位移处释放,因规定竖直向上为正方向,故选项D正确答案D72014山东理综,38(1)(难度)(多选)一列简谐横波沿直线传播以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9 m以
6、下判断正确的是()A波长为1.2 mB波源起振方向沿y轴正方向C波速大小为0.4 m/sD质点A的动能在t4 s时最大解析由图可知波源起振后3 s质点A开始振动,故波速大小v0.3 m/s,C错误;由图知波的周期即质点A的振动周期T4 s,故该波的波长v-t1.2 m,A正确;因介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同,故由图知B正确;由图知t4 s时质点A处于正向最大位移处,此时质点A的速度为零、动能为零,故D错误答案AB82013新课标全国,34(1)(难度)如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A
7、0,周期为T0.当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则A_A0(填“”、“”或“”),T_T0(填“”、“”或“”)解析振子振动时机械能守恒,物块通过平衡位置,a、b脱开后,振子的动能减小,根据机械能守恒定律可知,振子的最大弹性势能也减小,振幅减小,即AA0;振子从平衡位置到最大位移的过程中,速度变化与a、b脱开之前相等,但距离减小,故时间减小,所以周期减小,即TT0.答案9(2012全国卷,25,19分)(难度)一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k.设地球的半径为R.假定地球的密度均匀已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的
8、引力为零,求矿井的深度d.解析根据万有引力定律,地面处质量为m的物体的重力为mgG式中,g是地面处的重力加速度,M是地球的质量,设是地球的密度,则有MR3摆长为l的单摆在地面处的摆动周期T2若该物体位于矿井底部,则其重力mgG式中g是矿井底部的重力加速度,且M(Rd)3在矿井底部此单摆的周期为T2由题意得TkT联立以上各式得d(1k2)R答案(1k2)R考点二机械波1(2015北京理综,15,6分)(难度)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图象如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波()A沿x轴正方向传播,波速v20 m/sB沿x轴正方向传播,波速v10 m/sC沿x轴负
9、方向传播,波速v20 m/sD沿x轴负方向传播,波速v10 m/s解析已知P点的运动方向为沿y轴负方向,可知波沿x轴正方向传播;由波的图象可知20 m,又T2.0 s,则波速v10 m/s.故B选项正确答案B2(2015四川理综,2,6分)(难度)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰这列水面波()A频率是30 Hz B波长是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s解析由题意知T s2 s,f0.5 Hz,A、D错误;3 m,则2 m,B错误;由v m/s1 m
10、/s,所以C正确答案C3(2015天津理综,3,6分)(难度)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa2 m和xb6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象下列说法正确的是()A该波沿x方向传播,波速为1 m/sB质点a经4 s振动的路程为4 mC此时刻质点a的速度沿y方向D质点a在t2 s时速度为零解析由题图可知,该简谐横波波长为8 m,周期T8 s,所以波速为v1 m/s,该时刻开始b质点向上运动,所以该波沿x方向传播,A错误;经过4 s(半个周期)a质点振动的路程为2A1 m,B错误;此刻a质点运动方向与b质点相反,沿y方向,C错误;在t2 s时a质点在波
11、谷处,速度为0,D正确答案D42015江苏单科,12B(1)(难度)(多选)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比()A波速变大 B波速不变C频率变高 D频率不变解析在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以B、C正确答案BC52015海南单科,16(1),4分(难度)(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3 m已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s下列说法正确的是()A波速为4 m/sB波的频率为1.25 HzCx坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰
12、好位于波谷Dx坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰E当质点P位于波峰时,x坐标为17 m的质点恰好位于波谷解析任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s,则T0.4 s,解得T0.8 s从图象中可知4 m,所以波速为v5 m/s,故A错误;根据公式f可得波的频率为1.25 Hz,B正确;x坐标为15 m的质点距波源x3,此时在波谷位置经t0.6 s即tT,质点振动到平衡位置,C错误;x的坐标为22 m的质点距波源x5,此时在平衡位置向上运动,质点经过t0.2 s即四分之一周期恰好位于波峰,D正确;当质点P位于波峰时,x坐标为17 m的质点距P的距离x14 m即x3,此时
13、坐标为17 m的质点恰好位于波谷,E正确答案BDE62014新课标全国,34(1),6分(难度)(多选)图(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是()A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内,P运动的路程为8 cmD02 s时间内,P向y轴正方向运动E当t7 s时,P恰好回到平衡位置解析由图(a)可知,波长2 m,由图(b)可知周期T4 s,则波速v0.5 m/s,A正确;t2 s时,x1.5 m处的质点振动方向向下,则波向左传播,B错;02 s时间内P质点运动的路程xP4A
14、8 cm,C正确;02 s内P质点向y轴负方向运动,D错;t0时P质点位于正向最大位移处,故P质点达到平衡位置的时刻为t(2n1),则n3时,t7 s,P恰好回到平衡位置,E正确答案ACE72014新课标全国,34(1),5分(难度)(多选)图(a)为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置在x1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x4.0 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图象下列说法正确的是()A在t0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动B在t0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C从t0.10 s到t0.25 s,该波沿x轴负方向传播了6 mD从t0.10 s到t0
15、.25 s,质点P通过的路程为30 cmE质点Q简谐运动的表达式为y0.10sin(10t)(国际单位制)解析由图(a)得8 m,由图(b)得T0.2 s,所以v40 m/s.由图(b)知,在t0.10 s时,质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动,A错误;结合图(a),由“同侧法”判得波沿x轴负方向传播,画出t0.25 s时的波形图,标出P、Q点,如图,此时P点在x轴下方,其加速度向上,B正确;t0.25 s0.10 s0.15 s,xvt6.0 m,C正确;P点起始位置不在平衡位置或最大位移处,故D错误;由图知A0.1 m,10 rad/s,所以Q点简谐运动表达式为y0.10 sin(10t)
16、(国际单位制),E正确答案BCE8(2014浙江理综,14,6分)(难度)下列说法正确的是()A机械波的振幅与波源无关B机械波的传播速度由介质本身的性质决定C物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关解析机械波的振幅与波源振幅有关,而机械波的传播速度由介质决定,A错,B对;物体受到的静摩擦力方向与其相对运动趋势方向相反,并不一定与运动方向相反,C错;动摩擦因数的数值跟相互接触的两物体的材料有关,选项D错误答案B9(2014天津理综,5,6分)(难度)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50 Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速
17、均为100 m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP3.5 m、xQ3 m当S位移为负且向y方向运动时,P、Q两质点的()A位移方向相同、速度方向相反B位移方向相同、速度方向相同C位移方向相反、速度方向相反D位移方向相反、速度方向相同解析该波的波长 m2 m,xP3.5 m,xQ3 m,此时P、Q两质点的位移方向相反,但振动方向相同,选项D正确答案D10(2014北京理综,17,6分)(难度)一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为,周期为T.t0时刻的波形如图1所示,a、b是波上的两个质点图2是波上某一质点的振动图象下列说法中正确的是()At0时质点a的
18、速度比质点b的大Bt0时质点a的加速度比质点b的小C图2可以表示质点a的振动D图2可以表示质点b的振动解析由图1可知,t0时,a在正向最大位移处,v0,加速度最大;b在平衡位置,速度最大,a0,且振动方向沿y轴负向,图2可以表示质点b的振动,选项A、B、C都错误,选项D正确答案D11(2014安徽理综,16,6分)(难度)一简谐横波沿x轴正向传播,图1是t0时刻的波形图,图2是介质中某质点的振动图象,则该质点的x坐标值合理的是()A0.5 mB1.5 mC2.5 mD3.5 m解析由图2知,t0时刻此质点相对平衡位置的位移为0.15 m,且振动方向向下,图1中符合此要求的点在23 m之间,故C
19、正确答案C12(2014四川理综,5,6分)(难度)如图所示,甲为t1 s时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上某一质点的振动图象,距该质点x0.5 m处质点的振动图象可能是()解析由图甲知波长2 m,因此距该点为x0.5 m的质点的振动图象可由图乙图象向左或向右平移0.5 s得到,故只有A图象正确答案A13(2014福建理综,17,6分)(难度)在均匀介质中,一列沿x轴正向传播的横波,其波源O在第一个周期内的振动图象如右图所示,则该波在第一个周期末的波形图是()解析由振动图象可知,在tT时,波源O的振动方向向下,再结合波形可知形成的波动图象为D图故选项D正确答案D14(2014大纲全国卷,1
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