2020高考物理名師預(yù)測(cè)試題 知識(shí)點(diǎn)06 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

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1、2020高考物理預(yù)測(cè)專題6:機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 高考預(yù)測(cè) 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波是每年高考的必考內(nèi)容，分值為6分，著重考查基礎(chǔ)知識(shí)，復(fù)習(xí)時(shí)深度不宜過(guò)深。從近三年高考試題發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，2020年高考中本專題可能會(huì)以下列題型出現(xiàn)： 1．選擇題。它可能把波的圖象、頻率、波長(zhǎng)、波速的關(guān)系，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的關(guān)系，及單擺的周期、機(jī)械能守恒等知識(shí)有機(jī)整合成一道選擇題。 2．實(shí)驗(yàn)題和填空題。可以考查“用單擺測(cè)重力加速度”、“回聲測(cè)距離”等。 3．計(jì)算題。計(jì)算題中可能會(huì)求考查波速與周期、波長(zhǎng)的關(guān)系、振動(dòng)圖象、波的圖象等知識(shí)。 一、選擇題（本題共10小題，每小題6分，共60分。在每小題給出的四

2、個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的或不答的得0分。） 1. 一列橫波沿x軸傳播，在x=0與x=1cm的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線分別如圖6-7中實(shí)線與虛線所示．由此可以得出（ ） A．波長(zhǎng)一定是4cm B．波的周期一定是4s C．波的振幅一定是2cm D．波的傳播速度一定是1cm/s 答案：BC 2. 在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。一頂點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.1 s到達(dá)最大位移處．在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了0.5 m。則這列波（ ） A．周期是0.2 s B．波長(zhǎng)是0.5 m C．波速是

3、2 m/s D．經(jīng)1.6 s傳播了8 m 答案：D 3. 雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過(guò)球心的截 面，入射光線在過(guò)此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是( ) A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光 B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光 C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 答案：B 4. 公路上勻速行駛的貨車受一擾動(dòng)，車上貨物隨車廂底板上下振動(dòng)但不脫離底板。一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T，取豎直向上為正方向。以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，即t＝0，其振動(dòng)圖像如圖6

4、-17所示，則( ) A．時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大 B．時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小 C．時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大 D．時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小 答案：C 5．一簡(jiǎn)諧波在圖6-19中x軸上傳播，實(shí)線和虛線分別是t1和t2時(shí)刻的波形圖。已知t2－t1＝1.0s。由圖3判斷下列哪一個(gè)波速是不可能的（ ） A.1m/s B.3m/s C.5m/s D.10m/s 答案：D 6．如圖6-20所示的單擺，擺球a向右擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，恰好與一沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)的粘性小球b發(fā)生碰撞，并粘在一起，且擺動(dòng)平面不變。已知碰撞前a球擺動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度

5、差為h，擺動(dòng)的周期為T，a球質(zhì)量是b球質(zhì)量的5倍，碰撞前a球在最低點(diǎn)的速度是b球速度的一半。則碰撞后( ) A．?dāng)[動(dòng)的周期為 B．?dāng)[動(dòng)的周期為 C．?dāng)[球最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.3h D．?dāng)[球最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.25h 答案：D 7．一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，周期為T，t=0時(shí)刻的波形如圖所示。此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為xa=2.5 m，xb =5.5 m，則（ ） A.當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)恰在波谷 B.t=T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C.t=3T/4時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

6、 D.在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同 答案：C 8．如圖6-22所示，位于介質(zhì)I和II分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負(fù)方向與正方向傳播的機(jī)械波。若在兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則( ) A．f1＝2f2，v1＝v2 B．f1＝f2，v1＝0.5v2 C．f1＝f2，v1＝2v2 D．f1＝0.5f2，v1＝v2 答案：C 9. 一列平面簡(jiǎn)諧波，波速為20 m/s，沿x軸正方向傳播，在某一時(shí)刻這列波的圖象如下圖

7、所示.由圖可知(　　) A.這列波的周期是0.2 s B.質(zhì)點(diǎn)P、Q此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向都沿y軸正方向 C.質(zhì)點(diǎn)P、R在任意時(shí)刻的位移都相同 D.質(zhì)點(diǎn)P、S在任意時(shí)刻的速度都相同 答案：ABD 10.如圖所示， 同一水平直線上相距6 m的A、B兩處各有一個(gè)振源，C為A、B連線的中點(diǎn).在t0=0時(shí)刻，A、B兩處的質(zhì)點(diǎn)以相同的振幅同時(shí)開始做垂直于直線AB的上下振動(dòng)，且都只振動(dòng)了一個(gè)周期，它們的振動(dòng)圖象分別為圖乙和圖丙.若A處振源向右傳播的波與B處振源向左傳播的波在t1=0.3 s時(shí)刻于C點(diǎn)相遇，則(　　) A.兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/s B.兩列波的波長(zhǎng)都是

8、4 m C.在兩列波相遇的過(guò)程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D.在t2=0.7 s時(shí)刻，B處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置且振動(dòng)方向向下 答案：AD 二、填空和實(shí)驗(yàn)題(本題共3小題，共24分，把正確的答案填在下面的橫線上，或按要求答題。） 11.(8分)一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t=0時(shí)刻的波形如圖7-9甲所示.圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示. 圖7-9 質(zhì)點(diǎn)N的振幅是________m，振動(dòng)周期為________s，圖乙表示質(zhì)點(diǎn)_________(從質(zhì)點(diǎn)K、L、M、N中選填)的振動(dòng)圖象.該波的波速為________m/s. 解析:由圖甲可知，振幅為0.8 m.由圖乙可知，振動(dòng)周期T=

9、4 s.由圖乙可知該質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)，正由平衡位置向y軸正方向振動(dòng)，故它表示質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖象.由λ=vT可得， 答案:0.8　4　L　0.5 12． 一位同學(xué)用單擺做測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn), 他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟： A. 測(cè)擺長(zhǎng)l ：用米尺量出擺線的長(zhǎng)度； B．測(cè)周期T ：將擺球拉起，然后放開，在擺球某次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過(guò)最低點(diǎn)作為第1次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表停止計(jì)時(shí)，讀出這段時(shí)間t ，算出單擺的周期 T = t /60 ； C．將所測(cè)得的l和T代人單擺的周期公式 ，算出g填入報(bào)告冊(cè). 指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方，寫出該

10、步驟的字母，并加以改正 (不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)。 12．解析： A. 要用卡尺測(cè)擺球直徑d ，擺長(zhǎng)l等于擺線長(zhǎng)加上d／2 ． B. 周期T = t /29.5, C．g應(yīng)多測(cè)量幾次，然后取g的平均值作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果． 13. (1)甲、乙兩同學(xué)做“用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)用秒表測(cè)量單擺的周期:當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并記為0，單擺每次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)計(jì)一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時(shí)秒表的示數(shù)如圖甲所示，則該單擺的周期是_________s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；乙同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑如圖乙所示，則游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是_________cm. 圖7-10 (2)在做

11、實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量結(jié)果偏大的有________. A.振幅偏小 B.在未懸掛擺球之前先測(cè)定好擺長(zhǎng) C.擺球做圓錐擺運(yùn)動(dòng) D.將擺線長(zhǎng)和球的直徑之和當(dāng)成了擺長(zhǎng) 解析:(1)單擺每一個(gè)周期通過(guò)最低點(diǎn)兩次，所以數(shù)60次的時(shí)間為30個(gè)周期，從秒表中讀數(shù)為67.2 s(或67.3 s)，周期為游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為15 mm，游標(biāo)尺第12條刻度與主尺刻度對(duì)齊，L=15 mm+0.05 mm×12=15.60 mm=1.560 cm. (2)根據(jù)單擺周期公式可得所以重力加速度測(cè)量值與振幅無(wú)關(guān)，A錯(cuò)；未懸掛擺球前測(cè)定擺長(zhǎng)，l值偏小，g值偏小，B錯(cuò)誤；擺球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)周期變短，g值偏大，

12、擺線長(zhǎng)加擺球直徑作為擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)偏大，g值偏大，CD正確. 答案:(1)2.24(3分)　1.560(3分) (2)CD(6分) 14．一列間諧橫波，沿x軸正向傳播。位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖6-26所示。①該振動(dòng)的振幅是? _cm；②振動(dòng)的周期是 s ；③在t等于周期時(shí)，位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移是 cm。圖6-27為該波在某一時(shí)刻的波形圖，Ａ點(diǎn)位于x=0.5m處。④該波的傳播速度為 m/s；⑤經(jīng)過(guò)周期后，Ａ點(diǎn)離開平衡位置的位移是 _ cm。 14．答案：?8 0.2 0 10 －8 三、計(jì)算題（本題

13、共3小題，每小題12分，共36分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。） 15.某實(shí)驗(yàn)室中懸掛著一彈簧振子和一單擺，彈簧振子的彈簧和小球（球中間有孔）都套在固定的光滑豎直桿上．某次有感地震中觀察到靜止的振子開始振動(dòng)4.0 s后，單擺才開始擺動(dòng)．此次地震中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長(zhǎng)分別為10 km和5.0 km，頻率為1.0 Hz．假設(shè)該實(shí)驗(yàn)室恰好位于震源的正上方，求震源離實(shí)驗(yàn)室的距離． 15. 解析：地震縱波傳播速度為：vP＝fλP， 地震橫波傳播速度為：vS＝fλS 震源離實(shí)驗(yàn)室距離為s，有：

14、 解得： 16．在一列沿水平直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波上，有相距0.4m的B、C兩質(zhì)點(diǎn),t1=0時(shí)，B、C兩質(zhì)點(diǎn)的位移為正的最大值，而且B、C間有一個(gè)波谷。當(dāng)t2=0.1s時(shí)，B、C兩質(zhì)點(diǎn)的位置剛好在各自的平衡位置，并且這時(shí)B、C間呈現(xiàn)一個(gè)波峰一個(gè)波谷，波谷到B點(diǎn)的距離為波長(zhǎng)的四分之一，試求： (1)該簡(jiǎn)諧橫波的周期、波速各為多少？ (2)若波速為27m/s，則t3=0.3s時(shí)質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)方向怎樣？ 16．解析：（1）有題意可知,t1=0時(shí)波形應(yīng)為下圖中的實(shí)線所示，而t2=0.1s時(shí)圖線為下圖中的虛線所示。若波由B向C傳播，由平移法（將實(shí)線波形向右平移即為虛線波形）可知,結(jié)合可得， 其中

15、 同理，若波C向B傳播，由平移法[實(shí)線波形向左平移即為虛線波形]知,結(jié)合可得，其中 17. 有兩列簡(jiǎn)諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v=2.5 m/s.在t=0時(shí)兩列波的波峰正好在x=2.5 m 處重合，如圖7-16所示. 圖7-16 (1)求兩列波的周期Ta和Tb. (2)求t=0時(shí)兩列波的波峰重合處的所有位置. (3)辨析題:分析并判斷在t=0時(shí)是否存在兩列波的波谷重合處. 某同學(xué)分析如下:既然兩列波的波峰與波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在.只要找到這兩列波半波長(zhǎng)的最小公倍數(shù)，……，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置. 你認(rèn)為該同學(xué)的分

16、析正確嗎？若正確，求出這些點(diǎn)的位置.若不正確，指出錯(cuò)誤處并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由. 解析:(1)從圖中可以看出兩列波的波長(zhǎng)分別為λa=2.5 m、λb=4.0 m，因此它們的周期分別為 (2)兩列波波長(zhǎng)的最小公倍數(shù)為s=20 m t=0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置為x=(2.5±20k)m(k=0,1,2,3,…). (3)該同學(xué)的分析不正確. 要找兩列波的波谷與波谷重合處，必須從波峰重合處出發(fā)，找到這兩列波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍恰好相等的位置.設(shè)距離x=2.5 m為L(zhǎng)處兩列波的波谷與波谷相遇，并設(shè) 式中m、n均為正整數(shù) 只要找到相應(yīng)的m、n即可 將λa=2.5 m,λb=4.0 m代入并整理，得 由于上式中m、n在整數(shù)范圍內(nèi)無(wú)解，所以不存在波谷與波谷重合處 答案:(1)1 s　1.6 s　(2)2.5±20k(k=0,1,2,3,…)　(3)該同學(xué)的分析不正確