2011年高考物理真题-机械振动和机械波及详解

第1页共2页2011年高考物理真题分类汇编-机械振动和机械波1．（2011年高考·上海卷）两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速v1、v2（v1v2）在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f1，f2和A1，A2，则A．f1f2和A1=A2B．f1f2和A1=A2C．f1=f2和A1A2D．f1=f2和A1A2解析：本题考查单摆的周期公式及能量守恒定律，要求学生理解单摆在小摆幅时的周期与振幅无关。依题意小角度的摆动可视为单摆运动，由单摆的周期公式T＝2πLg可知同一地点的重力加速度相同，摆长相同，故频率f1＝f2，与初始速度无关，而摆动的振幅与初始速度有关，根据能量守恒定律可知初速度越大，摆幅越大，A1＞A2，C对。2．（2011年高考·上海卷）两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则A．在两波相遇的区域中会产生干涉B．在两波相遇的区域中不会产生干涉C．a点的振动始终加强D．a点的振动始终减弱解析：本题考查波的干涉图样，要求学生知道两列波产生干涉的条件。从图中可看出，波源S2的波长较大，对同一水介质来说，机械波的波速相同，根据波长、频率和波速的关系可知，两列波的频率一定不同，故两波相遇的区域不会产生干涉，A错B对。不产生稳定的干涉，就不会出现振动的始终加强或减弱，C、D均错。3.（2011年高考·海南理综卷）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是______。A．周期为4.0sB．振幅为20cmC．传播方向沿x轴正向D．传播速度为10m/s解析：5周期为：20.4Ts，由波的图像得：振幅10Acm、波长4m，故波速为10/vmsT，p点在t=0时振动方向为正y方向，波向正x方向传播。4．（2011年高考·北京理综卷）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（）A．它的振动速度等于波的传播速度B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长D．它的振动频率等于波源的振动频率解析：介质中某个振动质点做简谐运动，其速度按正弦（或余弦）规律变化，而在同一介质中波的传播速度是不变的，振动速度和波的传播速度是两个不同的速度，A错误；在横波中振动方向和波的传播方向垂直，在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上，B错误；振动质点在一个周期内走过的路程为4个振幅，C错误；波在传播的过程中，频率不变为波源的频率，D正确。5．（2011年高考·四川理综卷）如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t=0时的振动状态传到P点时，则A．1cm＜x＜3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向C．Q处的质点此时正在波峰位置D．Q处的质点此时运动到P处解析：当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，Q点在t＝0时的波沿也向左传到P点，所以x＝0cm处质元在波谷，x＝2cm处质元在波峰，则1cm＜x＜2cm向y轴的正方向运动，2cm＜x＜3cm向y轴的负方向运动，A错误；Q点振动四分之三周期后到达波谷加速度沿y轴的正方向最大，不能平移，B正确，CD错误。6．（2011年高考·全国大纲版理综卷）一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2m，振幅为A。当坐标为x=0处质元的位移为32A且向y轴负方向运动时．坐标为x=0.4m处质元的位移为32A。当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x=0.4m处质元的位移和运动方向分别为A．12A、沿y轴正方向B．12A，延y轴负方向C．32A、延y轴正方向D．32A、延y轴负方向解析：依题意可画出如图实线所示的波形图，设波向右传播，x＝0处的质元正处于y＝－32A处，x＝0.4m处的质元的位移为y＝32A处，满足题意。当x＝0.2m处的质元处在平衡位置向y轴正方向运动时，波形图如图中虚线所示，显然x＝0.4m处的质元正处于y＝－32A处，且沿y轴正方向运动，C对。7．（2011年高考·重庆理综卷）介质中坐标原点O处的波源在t=0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图所示。下列能描述x0处质点振动的图象是yx0.20.400.60.8yxOx0LaS1S2y/cmx/cmOPQ1352-2第2页共2页解析：从波形图可以看出，t0时刻传到L=3λ处，说明t0=3T。简谐波沿x轴正向传播，则在t0时刻x=质点的运动方向和波源在t=0时刻的运动方向相同是沿y轴的负方向的，即每一个质点的起振方向都是沿y轴的负方向的，则CD可能正确。由于λ＜x0＜5λ/4，说明在T＜t＜5T/4的时间内x0处质点没有振动，所以在t0时刻x0处质点的振动时间是3T-5T/4＜t0-t＜3T-T，即7T/4＜t0-t＜2T，即振动图像中t0时刻前有少于2个多于7/4个的完整图形，所以C正确。8．（2011年高考·天津理综卷）位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动。A刚好完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上介质的一个质点，则A．波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向。B．此后的1/4周期内回复力对波源A一直做负功。C．经半个周期时间质点B将向右迁移半个波长D．在一个周期时间内A所受回复力的冲量为零解析：由A刚好完成一次全振动时的图线可知波源A的起振方向沿y轴负方向，A选项正确；经过14周期之后质点A将向负向最大位移运动，回复力做负功，B正确；质点不随波迁移，C选项错误；由简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，D选项正确。9.（2011年高考·全国卷新课标版）一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是______。A．振幅一定为AB．周期一定为TC．速度的最大值一定为vD．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E．若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同解析：由波的形成与传播可知，正确答案是ABE。10．（2011年高考·上海卷）两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v=0.4m/s，两波源分别位于A、B处，t=0时的波形如图所示。当t=2.5s时，M点的位移为cm，N点的位移为cm。解析：本题考查波的形成与传播、波的叠加。由图可看出波源A的波长为λA＝0.2m，波源B的波长为λB＝0.4m，在0~2.5s时间内两列波分别向左和向右传播的距离均为△x＝v△t＝1m。如图所示，将两列波向左和向右分别平移△x＝1m的距离，得到t＝2.5s时刻的两列波形图，显然此时波A使M质点处于平衡位置向上振动，而波B使M质点处于波谷位置，故M质点的位移叠加后为2cm。波A使N质点处于平衡位置向下振动，而波B使N质点处于平衡位置向下振动，故N质点的位移叠加后为0cm。11.（2011年高考·山东理综卷）如图所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01s时的波形图。已知周期T0.01s。（1）波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播。（2）求波速。解析：（1）t1=0时，P质点向y轴负方向运动，由波的形成与传播知识可以判断波沿x轴正向传播。（2）由题意知8m2118ttT，vT，联立并代入数据求得100/vms。12.（2011年高考·江苏理综卷）将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块。将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T。解析：单摆周期公式2lTg，且klmg，解得2mTk。yx/mOA-AP123456789B波A波xOByAvytOt0ytOt0ytOt0ytOt0B．A．D．C．y/cmvvx/mO0.51.0MNAB-2.02.0