（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 微專題83 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波加練半小時(shí)（含解析）

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波方法點(diǎn)撥(1)能運(yùn)用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、公式和圖象分析解決問題.(2)掌握波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系及相關(guān)計(jì)算，并注意結(jié)果的多解性.1.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象B.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響D.水中的氣泡看起來(lái)特別明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡中射向水中時(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射E.赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在2.(多選)(2018·福建省漳州市質(zhì)檢)如圖1，兩個(gè)頻率相同、振幅均為A的相干波源在水面上傳播產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，其中實(shí)線和虛線分別表示兩列波的波峰和波谷，t0時(shí)刻M是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()圖1A.如果兩個(gè)波源頻率不同，也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象B.質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時(shí)刻的高度差為2AC.質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，再過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P、N也成為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D.質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)一個(gè)周期，其路程為8AE.若質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的頻率為2.5Hz，則從圖示時(shí)刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下3.(多選)(2018·河南省商丘市統(tǒng)考)如圖2所示，a、b、c、k是彈性介質(zhì)中等距離分布在一條直線上的若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)，t0時(shí)刻，處在e處的波源從平衡位置開始向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成在質(zhì)點(diǎn)a、b、c、k所在的直線上傳播的橫波，其振幅為4cm、周期為0.4s，若沿波的傳播方向，后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng).t0.3s時(shí)，直線上距波源e點(diǎn)2m處的某質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到最高點(diǎn)，則下列判斷正確的是()圖2A.該機(jī)械波的傳播速度大小為5m/sB.該機(jī)械波的波長(zhǎng)為4mC.圖中相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為0.5mD.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)的路程為12cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過(guò)的路程為8cmE.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的上方4.(多選)(2018·安徽省合肥一中測(cè)試)如圖3所示，一簡(jiǎn)諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播，實(shí)線a為t0時(shí)刻的波形圖線，虛線b為tt時(shí)刻的波形圖線，已知該簡(jiǎn)諧橫波波源振動(dòng)的頻率為f2.5Hz，虛線b與x軸交點(diǎn)P的橫坐標(biāo)xP1m，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A.這列波的傳播速度大小一定為20m/sB.這列波一定沿x軸正向傳播C.可能有t1.25sD.可能有t1.45sE.該列波遇到寬度為6m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象5.(多選)如圖4所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連，在彈性限度范圍內(nèi)，A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)，則下列說(shuō)法正確的是()圖4A.物體A和B一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B.作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C.B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做功，而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功D.物體A和B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒6.(多選)(2019·吉林省遼源市模擬)兩列簡(jiǎn)諧橫波的振幅都是20cm，傳播速度大小相同.實(shí)線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，虛線波沿x軸負(fù)方向傳播.某時(shí)刻兩列波在如圖5所示區(qū)域相遇，則()圖5A.在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B.實(shí)線波和虛線波的頻率之比為32C.平衡位置為x6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零D.平衡位置為x8.5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y20cmE.從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)0.25s，平衡位置為x5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移y07.(多選)(2018·河南省南陽(yáng)市統(tǒng)考)某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，如圖6甲是t1s時(shí)的波形圖，圖乙是介質(zhì)中x2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A.波沿x軸正向傳播，波速為1m/sB.t2s時(shí)，x2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)向C.x1m處質(zhì)點(diǎn)和x2m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相同D.在1s的時(shí)間內(nèi)，波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程都是10cmE.在t1s到t2s的時(shí)間內(nèi)，x0.5m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度先增大后減小8.(2018·江西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體聯(lián)考)在某光滑水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系，一彈性繩置于y軸正半軸，A、B是繩上的兩質(zhì)點(diǎn)，繩子的一端位于坐標(biāo)原點(diǎn)O，現(xiàn)讓繩子的該端以x0.2sin5t (m)的規(guī)律做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成一列沿y軸正方向傳播的橫波，某時(shí)刻波剛傳到A點(diǎn)，波形如圖7所示，已知OA的距離為1.0m，OB的距離為4.0m，求：圖7(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和波傳播的速度的大??；(2)繩上的B點(diǎn)在波峰位置的時(shí)刻.9.(2017·湖北省武漢市2月調(diào)考)介質(zhì)中x軸上有兩個(gè)波源S1和S2，P是S1S2的中點(diǎn)，x軸上的a點(diǎn)與P點(diǎn)相距d2m，如圖8所示.兩波源同時(shí)開始沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸相向傳播，頻率相等，波速相等，振幅均為A，波長(zhǎng)滿足1m<<4m.某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的位移為2A.圖8(1)若波速為2.5m/s，波源S2發(fā)出的波剛傳播到a點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？(2)求兩列波的波長(zhǎng).10.如圖9所示實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t10時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t20.5s時(shí)刻的波形，這列波的周期T符合：3T<t2t1<4T，求：圖9(1)若波速向右，波速多大；(2)若波速向左，波速多大；(3)若波速大小為74m/s，波速方向如何.答案精析1.ACE軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，是防止行走的頻率與橋的頻率相同，橋發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；機(jī)械波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度沒有直接關(guān)系，故B錯(cuò)誤；加偏振片的作用是減弱反射光的強(qiáng)度，從而增大透射光的強(qiáng)度，故C正確；D項(xiàng)中應(yīng)該是光從水中射向氣泡，故D錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故E正確.2.BDE如果兩個(gè)波源頻率不同，不能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；在圖示時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M是波峰與波峰疊加，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)振幅的和，質(zhì)點(diǎn)P是波谷與波峰疊加，是振動(dòng)減弱點(diǎn)，位移為0，故質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時(shí)刻的高度差為2A，故B正確；兩列波干涉時(shí)，兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處振動(dòng)始終加強(qiáng)，波峰與波谷相遇處振動(dòng)始終減弱，質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)P、N是振動(dòng)減弱點(diǎn)，再過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P、N還是振動(dòng)減弱點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)振幅的和，所以質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)一個(gè)周期，其路程為8A，故D正確；若質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的頻率為2.5Hz，周期為T0.4s，由于1.7s1.6s0.1s4TT，則從圖示時(shí)刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下，故E正確.3.BCD后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng)，所以t0.3s時(shí)e點(diǎn)后面的第6個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)k開始振動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)k前面的質(zhì)點(diǎn)i第一次到達(dá)波峰，相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為x0.5m，當(dāng)t0.3s時(shí)，波傳播了3.0m，所以波速大小為vm/s10m/s，故波長(zhǎng)為vT4m，故A錯(cuò)誤，B、C正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)的路程為12cm時(shí)，波傳播時(shí)間ts×0.4s0.5s，則質(zhì)點(diǎn)k運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.2s，質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過(guò)的路程為s×0.2cm8cm，故D正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為ts0.35s，質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)時(shí)間為ts0.25sT，故質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的下方，故E錯(cuò)誤.4.ACE由波的圖象可知8m，則這列波的傳播速度為vf8×2.5m/s20m/s，故A正確；由已知條件無(wú)法判斷波的傳播方向，故B錯(cuò)誤；若波沿x軸正向傳播，傳播距離為1m，tTnT(n0,1,2,3)，即t0.05s0.4n，當(dāng)n3時(shí)，t1.25s；當(dāng)n4時(shí)，t1.65s；若波沿x軸負(fù)方向傳播，則傳播距離為7m，tTnT(n0,1,2,3)，即t0.35s0.4n，t取值為0.35s、0.75s、1.15s、1.55s，故C正確，D錯(cuò)誤；障礙物寬度為6m，與波長(zhǎng)8m相差不多，則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E正確.5.ABA和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)整體研究，整體在水平方向上只受彈簧的彈力，因?yàn)閺椈傻膹椓臀灰瞥烧?，所以回?fù)力Fkx，而對(duì)A，在B給的靜摩擦力作用下，做往返運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的形變量為x，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B的質(zhì)量分別為M和m，根據(jù)牛頓第二定律得到整體的加速度為a，對(duì)A：Ff|Ma|，可見，作用在A上的靜摩擦力大小Ff與彈簧的形變量x成正比，滿足Fkx形式，故兩者都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，A、B正確；在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，B對(duì)A的靜摩擦力與位移方向相同或相反，B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做功，同理，A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B也做功，C錯(cuò)誤；由于A、B組成的系統(tǒng)中彈簧對(duì)系統(tǒng)做功，所以機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤.6.BDE兩列波波速相同，波長(zhǎng)不同，根據(jù)vf，頻率不同，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；兩列波波速相同，波長(zhǎng)分別為4m、6m，根據(jù)vf，頻率之比為32，故B正確；平衡位置為x6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移為零，兩列波單獨(dú)引起的速度大小不等、方向相同，故合速度不為零，故C錯(cuò)誤；平衡位置為x8.5m處的質(zhì)點(diǎn)，兩列波單獨(dú)引起的位移分別為A、A，故合位移大于振幅A，故D正確；兩列波傳播速度大小相同，實(shí)線波的頻率為2Hz，其周期為0.5s，由題圖可知：虛線波的周期為0.75s；從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)0.25s，實(shí)線波在平衡位置為x5m的質(zhì)點(diǎn)處于波谷，而虛線波處于y軸上方，但不在波峰處，所以質(zhì)點(diǎn)的位移y0，故E正確.7.BDE由題圖甲可知波長(zhǎng)2m，由題圖乙可知周期T2s，則波速為vm/s1m/s，由題圖乙可知，t1s時(shí)x2m處的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，由題圖甲根據(jù)“上坡下，下坡上”可知該波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯(cuò)誤；t1s和t2s相差半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相反，即t2s時(shí)，x2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故B正確；x1m處的質(zhì)點(diǎn)和x2m處的質(zhì)點(diǎn)相距半個(gè)波長(zhǎng)，則兩處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相反，故C錯(cuò)誤；由于1s，所以在1s的時(shí)間內(nèi)，波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程都是2A2×5cm10cm，故D正確；由題圖甲可知，t1s時(shí)刻x0.5m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰，則在t1s到t2s的半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，該質(zhì)點(diǎn)從波峰運(yùn)動(dòng)到波谷，即速度先增大后減小，故E正確.8.(1)0.4s5m/s(2)(0.70.4n) s(n0,1,2)解析(1)由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式x0.2sin5t (m)可知5，解得T0.4s，由題圖可知2OA2m，則波傳播的速度大小為vm/s5m/s.(2)由于AB之間的距離為(41)m3m1，該波傳到B點(diǎn)用時(shí)t11T0.6s，則從B開始振動(dòng)到處于波峰位置需要用時(shí)t2(n0,1,2)，故B在波峰的時(shí)刻為tt1t2(0.70.4n) s(n0,1,2)9.(1)1.6s(2)見解析解析(1)S1波傳到a點(diǎn)時(shí)，S2波傳到距離a點(diǎn)2d的位置，則波程差：S2aaS12dS2波剛傳到a點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間：t1.6s(2)因質(zhì)點(diǎn)a的振幅為2A，故a點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，則：S2aaS1n(n0,1,2)由已知條件：1m<<4m聯(lián)立解得：n2,3當(dāng)n2時(shí)，2m當(dāng)n3時(shí)，m10.(1)54m/s(2)58m/s(3)波向左傳播解析(1)波向右傳播時(shí)，傳播距離x滿足xk(k0,1,2,3)由t，波速v知傳播時(shí)間滿足tkTT(k0,1,2,3)由3T<t2t1<4T，可知k取3故t3TT，解得Ts，由波形圖知8m解得v54m/s.(2)波向左傳播時(shí)，傳播距離x滿足xk(k0,1,2,3)由波速v，知傳播時(shí)間滿足tkTT(k0,1,2,3)由3T<t2t1<4T，可知k取3故t3TT，解得Ts，由8m，解得v58m/s.(3)波速大小為74m/s時(shí)，波在t時(shí)間內(nèi)傳播的距離為xvt74×0.5m37m4所以波向左傳播.9