第1页共8页专题十九、机械振动机械波1.(2013高考福建理综第16题)如图,t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4s,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是答案:C解析:波源振动在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。t=0.6时沿x轴正、负两方向各传播1.5个波长,能够正确表示t=0.6时波形的图是C。2.(2013高考上海物理第4题)做简谐振动的物体,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)回复力答案:B解析:做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,位移相同,加速度相同,位移相同,可能不同的物理量是速度,选项B正确。3.(2013高考上海物理第14题)一列横波沿水平绳传播,绳的一端在t=0时开始做周期为T的简谐运动,经过时间t(34T<t<T),绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。则在2t时,该点位于平衡位置的(A)上方,且向上运动(B)上方,且向下运动(C)下方,且向上运动(D)下方,且向下运动答案:B解析:由于再经过T时间,该点才能位于平衡位置上方的最大位移处,所以在2t时,该点位于平衡位置的上方,且向上运动,选项B正确。第2页共8页4.(2013全国高考大纲版理综第21题)在学校运动场上50m直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进10m。在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为()A.2B.4C.6D.8.答案:B解析:向某一端点每缓慢行进2.5m,他距离两波源的路程差为5m,听到扬声器声音强,缓慢行进10m,他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次,选项B正确。5(2013全国新课标理综1第34题)(1)(6分)如图,a.b,c.d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是(填正确答案标号。选对I个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错I个扣3分,最低得分为0分)A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C..质点b开始振动后,其振动周期为4sD..在4st6s的时间间隔内质点c向上运动E..当质点d向下运动时,质点b一定向上运动答案:ACD解析:根据题述“在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点”可知周期为T=4s。波长λ=vT=2×4m=8m。在t=6s时刻波恰好传到质点d处,选项A正确。在t=3s时刻波传播到质点C,在t=5s时刻质点c恰好回到平衡位置,在t=6s时刻到达最高点,选项B错误。质点b开始振动后,其振动周期为4s,选项C正确。在4st6s的时间间隔内质点c向上运动,选项D正确。质点b和质点d相距10m,当质点d向下运动时,质点b不一定向上运动,选项E错误。第3页共8页6(2013高考天津理综物理第7题)一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如右图所示.下列描述该波的图象可能正确的是答案:AC解析:由振动图象可知,在t=0时,质点a处在波峰位置,质点b处在平衡位置且向下运动。当简谐横波沿直线由a向b传播,有,34λ+nλ=9,解得波长的表达式:λ=3643nm,(n=0,1,2,3,4···),其波长可能值为12m,5.14m,···,选项C正确。当简谐横波沿直线由b向a传播,有,14λ+nλ=9,解得波长的表达式:λ=3641n,(n=0,1,2,3,4···),其波长可能值为36m,7.2m,4m,···,选项A正确。。7(2013高考江苏物理第12B题)(1)如题12B-1图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。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1Hz,则把手转动的频率为___▲____。(A)1Hz(B)3Hz(C)4Hz(D)5Hz答案:B.(1)A解析:根据受迫振动的频率等于驱动力的频率,把手转动的频率为1Hz,选项A正确。8.(2013高考上海物理第23题)如图,在:半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置于竖直平面内,两端点距最低点高度差H为1cm。将小环置于圆弧端点并从静止释放,小环运动到最低点所需的最短时间为____s,在最低点处的加速度为____m/s2。(取g=10m/s2)第4页共8页答案:0.7850.08解析:小环运动沿圆弧的运动可类比于单摆的简谐运动,小环运动到最低点所需的最短时间为t=T/4=2.5210=0.785s。由机械能守恒定律,mgH=12mv2,在最低点处的速度为v=2gH。在最低点处的加速度为a=2vR=2gHR=0.08m/s2。9(2013全国新课标理综II第34题)34.(1)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。物块在光滑水平桌面上左右振动。振幅为A0,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:AA0(填“”、“”或“=”),TT0(填“”、“”或“=”),34.(1)(3分)(2分)【命题意图】本题考查弹簧振子的机械振动及其相关知识点,意在考查考生灵活应用知识分析问题的能力。【解题思路】小球通过平衡位置时弹性势能为零,动能最大。向右通过平衡位置,a由于受到弹簧弹力做减速运动,b做匀速运动。小物块a与弹簧组成的系统机械能小于原来系统,所以小物块a的振幅减小,AA0,周期减小,TT0。【快速解题】根据系统能量减小得到振幅减小,根据振子质量减小可知加速度增大,周期减小,从而快速解题。10.(5分)(2013高考安徽理综第21题I)根据单摆周期公式12Tg,可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径,求数如图2所示,读数为_______mm。第5页共8页(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有_______。a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5度,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔△t即为单摆周期Te.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5度,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间△t,则单摆周期50tT【答案】18.6mmabe【解析】(1)根据游标卡尺读数规则,游标卡尺的读数:18mm+0.1×6mm=18.6mm;(2)abe摆线要选择细些可减小阻力;伸缩性小些的,保证摆长不变;并且尽可能长一些,在合适的振幅下,摆角小。所以摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些,选项a正确。摆球尽量选择质量大些、体积小些的,可减小空气阻力的影响,选项b正确。为了使摆的周期大一些,以方便测量,可增大摆长。开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度,可能导致摆角大于10°,使误差增大,选项c错误。拉开摆球,使摆线偏离平衡位置小于5度,在摆球通过平衡位置的同时开始计时,测量单摆运动50个周期的时间t,则单摆周期T=t/50,选项d错误e正确。第6页共8页11.(2013高考北京理综第15题)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s。某时刻波形如图所示,下列说法正确的是A.这列波的振幅为4cmB.这列波的周期为1sC.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动D.此时x=4m处质点的加速度为0答案:D解析:这列波的振幅为2cm,波长λ=8cm,这列波的周期为T=λ/v=2s,选项AB错误。此时x=4m处质点沿y轴正方向运动,加速度为零,选项C错误D正确。12.(2013高考四川理综第5题)图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振。则图2所示振动图像对应的质点可能位于A.bxaB.cxbC.dxcD.exd12.D解析:根据题述“C位置的质点比a位置的晚0.5s起振”可知波动周期为1s,波沿x轴正方向传播。画出t=0时的波形图如图。则图2所示振动图像对应的质点可能位于exd,选项D正确。13(2013高考山东理综第37(1)题)(1)如图甲所示,在某第7页共8页一均匀介质中,AB是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m。两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。①求简谐横波的波长。②P点的振动(填写“加强”或“减弱”)(2)①②解析:①设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由题意知T=0.1s,由波速公式v=λ/T,代入数据得:λ=1m。②加强。14.(20分)(2013高考安徽理综第24题)如图所示,质量为M\倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数为μ,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为3L/4时将物块由静止开始释放,且物块在以后的运动中,斜面体始终处于静止状态。重力加速度为g。(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度;(2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标轴,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动;(3)求弹簧的最大伸长量;(4)为使斜面始终处于静止状态,动摩擦因数μ应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)?【解析】第8页共8页(1)设物块在斜面上平衡时,弹簧伸长量为△L,有mgsinα-k△L=0,得:△L=sinmgk,此时弹簧的长度为L+△L=L+sinmgk。.(2)当物块位移为x时,弹簧伸长量为x+△L,物块所受合力为F合=mgsinα-k(x+△L)联立以上各式解得F合=-kx,可知物块做简谐运动。(3)物块做简谐振动的振幅为sin=4LmgAk,由对称性可知,最大伸长量为2sin4Lmgk,(4)设物块位移x为正,则斜面体受力情况如图所示。由于斜面平衡,所以有:水平方向:f+FN1sinα-Fcosα=0,竖直方向:FN2-Mg-FN1cosα-Fsinα=0,又F=k(x+△L),FN1=mgcosα,联立解得:f=kxcosα,FN2=Mg+mg+kxsinα。为使斜面体始终处于静止,结合牛顿第三定律,应有│f│≤μFN2,所以:μ≥2NfF=cossinkxMgmgkx。当x=-A时上式右端达到最大值,于是有:μ≥2+4sincos44cossinkLmgMgmgkL。