2015年高考物理真题分类汇编机械振动和机械波

2015年高考物理真题分类汇编：机械振动和机械波(2015新课标I-34（2）)【物理—选修3-4】（10分）甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为25m/s，两列波在t=0时的波形曲线如图所示,求（i）t=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标（ii）从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间【答案】（i）X=(50+300n)cmn=0,1,2······（ii）t=0.1s【考点】横波的图像;波速、波长和频率（周期）的关系【解析】（i）t=0时，在x=50cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16cm,两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm。从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为：λ1=50cm,λ2=60cm·······○1(2分)甲、乙两列波波峰的x坐标分别为：X1=50+k1λ1,k1=0,1,2······○2(1分)X2=50+k2λ2,k2=0,1,2······○3(1分)由○1○2○3式得，介质中偏离平衡位置为16cm的所有质点的x坐标为：X=(50+300n)cmn=0,1,2······○4(2分)（ii）只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm,t=0时，两列波谷间的x坐标之差为：Δx/=[50+(2m2+1)]······○5(1分)式中m1和m2均为整数，将○1代入○5式得：Δx/=10(6m2–5m1)+5·······○6由于m1和m2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为：Δx/=5cm······○7(1分)从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为：t=·······○8(1分)代入数值得：t=0.1s······○9(1分)【2015新课标II-34】（2）（10分）平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与Q的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：（ⅰ）P、Q之间的距离[来源:学科网ZXXK]（ⅱ）从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程。【答案】(1)133cm；（2）125cm考点：波的传播【2015重庆-11（2）】（6分）题11图2为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s.求该波的波速并判断P点此时的振动方向。【答案】2.5/vms；P点沿y轴正向振动考点：本题考查横波的性质、机械振动与机械波的关系。（2015四川-2）．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3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个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30HzB．波长是3mC．波速是1m/sD．周期是0.1s【答案】C考点：对机械波、机械振动特点和规律的理解与应用。【2015山东-38（1）】.【物理-物理3-4】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y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断正确的是______（双选，填正确答案标号）[来源:学科网]a.h=1.7mb.简谐运动的周期是0.8sc.0.6s内物块运动的路程是0.2md.t=0.4s时，物块与小球运动方向相反【答案】ab考点：简谐振动.【2015福建-16】16．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四副波形中质点a最早到达波谷的是（）【答案】：D【2015北京-15】．周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，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v=20m/sB．沿x轴正方向传播，波速v=10m/sC．沿x轴负方向传播，波速v=20m/sD．沿x轴负方向传播，波速v=10m/s【答案】B【难度】★【考点】机械振动与机械波【解析】机械振动与机械波为每年必考题目，难度都不大。根据机械波的速度公式Tv,由图可知波长为20m，再结合周期为2s，可以得出波速为10m/s。应用“同侧法”等方法判断波沿x轴正方向传播。因此答案为B。【2015北京-21（2）】用单摆测定重力加速度的实验如图2所示。①组装单摆时，应在下列器材中选用（选填选项前的字母）。A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径为1.8cm的塑料球D.直径为1.8cm的铁球②测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t。则重力加速度g=（用L，n，t表示）③下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91重力加速度g/（m·s-2）9.749.73请计算出第3组实验中的T=s，g=m/s2④用多组实验数据做出T2-L图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图3中的a，b，c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是（选填选项前的字母）()A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值⑤某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图4所示，由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得选点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2，由此可得重力加速度g=（用l1、l2、T1、T2表示）【答案】①AD②222tLn4③2.01，9.76④B⑤)TT/()LL(42221212【难度】★★【考点】单摆测重力加速度【解析】①单摆要求摆线尽量长，摆球尽量选择较重较小的单摆。所以选择AD;②利用单摆公式计算可得结果；③T=t/50，利用单摆周期公式计算得出结果；④由公式g4LT22，c图像斜率偏小可知周期偏小或者摆长偏大，故选B；⑤gll2T,gll2T022011可以得出结果为)TT/()LL(42221212【2015江苏-12】B、【选修3-4】（12分）（1）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（2）用6210Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长时胆汁中的______倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时_______（选填“容易”或者“不容易”）发生衍射【2015海南-14】14如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=2m。取重力加速度大小210/gms。（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。【答案】（1）0.25m（2）2/ms【解析】（1）一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有bsvt①，212hgt②，从ab滑落过程中，根据动能定理可得212bmgRmv③，联立三式可得20.254sRmh（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得212cmghmv④因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知22sin2bbvvgh⑤，根据运动的合成与分解可得sincvv水平⑥联立①②④⑤⑥可得222/4sghvmssh水平【2015海南-16】16、模块3-4试题。（1）一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m.。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分)。A.波速为4m/sB.波的频率为1.25HzC.x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷D.x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷【答案】BDE【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则10.42Ts，解得0.8Ts从图像中可知4m，所以根据公式45/0.8vmsT，故A错误；根据公式1fT可得波的频率为1.25Hz，B正确；x坐标为15m的质点和x坐标为3m的质点相隔12m，为波长的整数倍，即两质点为同相点，而x坐标为3m的质点经过t=0.2s即四分之一周期振动到平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时振动到平衡位置，C错误；x的坐标为22m的质点和x的坐标为2m的质点为同相点，x的坐标为2m的质点经过t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰，D正确；当质点P位于波峰时，经过了半个周期，而x坐标为17m的质点和x坐标为1m的质点为同相点，经过半个周期x坐标为1m的质点恰好位于波谷，E正确；【2015天津-3】3、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x=2m和x=6m，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1m/sB．质点a经4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿+y方向D．质点a在t=2s时速度为零【答案】D【2015天津-9】(2)某同学利用单摆测量重力加速度①为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D．摆长一定的情况下．摆的振幅尽量大○2如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺．于是他先使摆球自然下垂．在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些．再次使摆球自然下垂．用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离△L。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g=。【答案】○1BC○2