教科版选修3-4机械振动和机械波复习习题课

机械振动和机械波习题课北川中学唐高平1．在振动过程中各物理量的变化【例1】(2012·北京卷)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是()答案：A【点评】分析振动过程中各物理量变化时，一定要以位移为桥梁，理清各物理量与位移的关系：位移增大时，回复力、加速度、势能均增大，速度、动能减小；位移减小时，回复力、加速度、势能均减小，速度、动能增大．2．受迫振动、共振【例2】一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图甲所示．当把手以某一速度匀速转动，振动达到稳定时，砝码的振动图线如图乙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()A．由图线可知T0=4sB．由图线可知T0=8sC．当T在4s附近时，y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小D．当T在8s附近时，y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，y很小.AC3．波形图象和振动图象的关系【例3】(2012·新课标卷)一简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻的波形如图9­1­3(a)所示，x＝0.30m处的质点的振动图线如图9­1­3(b)所示，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴________(填“正向”“负向”)．已知该波的波长大于0.30m，则该波的波长为________m.正向0.84．振动与波的多解问题【例4】(2012·全国理综卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图914(a)是t＝0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()A.13mB.23mC.1mD.43m【答案】BD【切入点】本题考查波的图象和振动图象的联系．【解析】根据振动图象(b)可知：t＝0时刻该质点位移为正最大，可能对应于波动图象中坐标x1＝12m和x2＝52m的两个质点．根据振动图象(c)可知：t＝0时刻质点位移为－0.05m且向负方向运动，应是波动图象坐标为x3＝116m处的质点．因此这两质点平衡位置之间距离可能为Δx＝x3－x1＝43mΔx＝x2－x3＝23m5．波的传播特点【例5】所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．设两列波的振幅均为5cm,且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m.C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是()A．C、E两点都保持静止不动B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cmC．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动D．从图示的时刻起经0.25s，B点通过的路程为20cm答案：BCD【点评】关于波的干涉，要正确理解稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定，但加强区和减弱区还是在振动，加强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的，减弱区里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的，发生变化的是振幅增大和减少的区别，而且波形图沿着波的传播方向在前进．1、（福建卷）一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是()A.2m/sB.3m/sC.4m/sD.5m/sB2、（天津卷）.一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()A．A=1mf=5HzB．A=0.5mf=5HzC．A=1mf=2.5HzD．A=0.5mf=2.5HzD3、（08全国卷1）一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t=0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于x=3m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5m,xb=5.5m,则()A.当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷B.t=T/4时，a质点正在向y轴负方向运动C.t=3T/4时，b质点正在向y轴负方向运动D.在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同C4、（08天津卷)．一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则()A．该波的振幅可能是20cmB．该波的波长可能是8.4mC．该波的波速可能是10.5m/sD．该波由a传播到b可能历时7sD5、（01江浙）图1所示为一列简谐横波在t＝20秒时的波形图，图2是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是()A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播B今天的作业：（05天津卷）图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动，求：该波的传播方向和可能的波速