高考物理備考 百所名校組合卷系列專(zhuān)題12 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波

1、專(zhuān)題12 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波【試題1】如圖17是內(nèi)燃機(jī)排氣門(mén)工作簡(jiǎn)圖，凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)搖臂，搖臂將氣門(mén)壓下，氣缸內(nèi)廢氣排出，之后，氣門(mén)在彈簧的彈力作用下復(fù)位，凸輪、搖臂、彈簧協(xié)調(diào)動(dòng)作，內(nèi)燃機(jī)得以正常工作所有型號(hào)內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)彈簧用法都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是不用一只而用兩只，并且兩個(gè)彈簧勁度系數(shù)不同，相差還很懸殊關(guān)于為什么要用兩只勁度系數(shù)不同的彈簧，以下說(shuō)法正確的是()圖17A一只彈簧力量太小，不足以使氣門(mén)復(fù)位B一只彈簧損壞之后另一只可以繼續(xù)工作，提高了機(jī)器的可靠性C兩個(gè)彈簧一起使用，可以避免共振D兩個(gè)彈簧一起使用，增加彈性勢(shì)能，能夠使得機(jī)器更節(jié)能【解析】外部搖臂帶動(dòng)內(nèi)部一系列裝置工作時(shí)，會(huì)對(duì)氣缸產(chǎn)生作用

2、為防止出現(xiàn)共振現(xiàn)象，用兩根勁度系數(shù)不同的彈簧一起工作，使外部振動(dòng)頻率很難與氣缸本身的固有頻率一致，可以避免共振發(fā)生，故選C.【答案】C【試題出處】杭州一中模擬【試題2】做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的1/2，則單擺振動(dòng)的()A頻率、振幅都不變B頻率、振幅都改變C頻率不變，振幅改變 D頻率改變，振幅不變【解析】由單擺周期公式T2 知周期只與l、g有關(guān)，與m和v無(wú)關(guān)，周期不變頻率不變又因?yàn)闆](méi)改變質(zhì)量前，設(shè)單擺最低點(diǎn)與最高點(diǎn)高度差為h，最低點(diǎn)速度為v，mghmv2質(zhì)量改變后：4mgh4 m2，可知hh，振幅改變，故選C.【答案】C【試題出處】廣

3、西質(zhì)量檢測(cè)【試題3】某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f.若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下列說(shuō)法正確的是_(填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)A當(dāng)ff0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0D該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f【解析】受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，D正確；驅(qū)動(dòng)力頻率越接近固有頻率，受迫振動(dòng)的振幅越大，B正確故選BD.【答案】BD【試題出處】山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬【試題4】如圖18所示，一塊涂有碳黑的玻璃板，質(zhì)量為2 kg，在拉力F的作用下，由靜止開(kāi)始豎直向上做勻變速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)裝有水平振針的振動(dòng)頻率為

4、5 Hz的固定電動(dòng)音叉在玻璃板上畫(huà)出如圖18示的曲線，量得OA1 cm，OB4 cm，OC9 cm.求外力F的大小(g10 m/s2)圖18【解析】T0.2 s，玻璃板在連續(xù)時(shí)間內(nèi)位移依次為1 cm、3 cm、5 cm.由xa2得a2 m/s2由Fmgma，得F24 N.【答案】24 N【試題出處】深圳中學(xué)第二次模擬【試題5】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)物體質(zhì)量的裝置，如圖19所示，其中P是光滑水平面，輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k，A是質(zhì)量為M的帶夾子的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量金屬塊，Q是待測(cè)物體已知該裝置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，其中，m是振子的質(zhì)量，k是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)只有A物體振動(dòng)時(shí)，測(cè)得其振動(dòng)周期

5、為T(mén)1，將待測(cè)物體Q固定在A上后振動(dòng)周期為T(mén)2，則待測(cè)物體的質(zhì)量為多少？這種裝置比天平優(yōu)越之處是什么？圖19【試題出處】河北保定一中模擬【試題6】公路上勻速行駛的貨車(chē)受一擾動(dòng)，車(chē)上貨物隨車(chē)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(mén).取豎直向上為正方向，以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，即t0，其振動(dòng)圖象如圖20所示，則 ()圖20AtT時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最大BtT時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最小CtT時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最大DtT時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最小【解析】物體對(duì)車(chē)廂底板的壓力與物體受到的支持力大小相等當(dāng)物體的加速度向上時(shí)，支持力大于重力；當(dāng)物體的加速度

6、向下時(shí)，支持力小于重力tT時(shí)，貨物向下的加速度最大，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最小tT時(shí)，貨物的加速度為零，貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力等于重力大小tT時(shí)，貨物向上的加速度最大，則貨物對(duì)車(chē)廂底板的壓力最大【答案】C【試題出處】山東曲阜一中模擬【試題7】一簡(jiǎn)諧機(jī)械波沿x軸正方向傳播，周期為T(mén)，波長(zhǎng)為.若在x0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖22所示，則該波在tT/2時(shí)刻的波形曲線為下圖中的()圖22【解析】根據(jù)振動(dòng)圖象，可知x0處的質(zhì)點(diǎn)，在tT/2時(shí)刻在平衡位置，向下振動(dòng)，只有選項(xiàng)A中波的圖象在x0處的質(zhì)點(diǎn)滿足條件，故選A.【答案】A【試題出處】麗江一中模擬【試題8】一簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，波源振動(dòng)周期T=0.1 s，在

7、某一時(shí)刻的波形如圖7-8所示，且此時(shí)a點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng).則()圖7-8A.波速為20 m/s，波沿x軸正向傳播B.波速為20 m/s，波沿x軸負(fù)向傳播C.波速為10 m/s，波沿x軸負(fù)向傳播D.波速為10 m/s，波沿x軸正向傳播【解析】由圖象知波長(zhǎng)=2 m，則波速根據(jù)“上坡質(zhì)點(diǎn)向下動(dòng)，下坡質(zhì)點(diǎn)向上動(dòng)”的規(guī)律，由a點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)得出波沿x方向傳播，B正確.【答案】B【試題出處】無(wú)錫一中模擬【試題9】某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4 km/s和9 km/s.一種簡(jiǎn)易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成(圖7-6)，在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5 s開(kāi)始振動(dòng)，則()圖7

8、-6A.P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36 kmB.P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約25 kmC.H先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36 kmD.H先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約25 km【解析】由兩種波的傳播速率可知，縱波先傳到地震儀位置，設(shè)所經(jīng)歷時(shí)間為t,則橫波傳到地震儀處的時(shí)間為t+5 s，由位移關(guān)系可得4(t+5 s)=9t,t=4 s，則震源距地震儀距離l=vt=36 km，故A正確.【答案】A【試題出處】淄博一中模擬【試題10】下列說(shuō)法中正確的是()A.將單擺從地球赤道移到南(北)極，振動(dòng)頻率將變大B.將單擺從地面移至距地面高度為地球半徑的高度時(shí)，則其振動(dòng)周期將變到原來(lái)的2倍C.將單擺移至繞地球運(yùn)

9、轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星中，其振動(dòng)頻率將不變D.在擺角很小的情況下，將單擺的振幅增大或減小，單擺的振動(dòng)周期保持不變【解析】單擺周期南(北)極處的重力加速度比赤道處大，周期變小，頻率變大，選項(xiàng)A正確；由知，從地面移至距地面高度為地球半徑的高度時(shí)，重力加速度將變?yōu)樵瓉?lái)的則周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，選項(xiàng)B正確；人造衛(wèi)星中的物體處于完全失重狀態(tài)，單擺不會(huì)擺動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；單擺的周期與振幅無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D正確.【答案】ABD【試題出處】河北冀州中學(xué)模擬【試題11】一列簡(jiǎn)諧波沿x軸傳播，某時(shí)刻波的圖象如圖所示此時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同，此后A和B分別經(jīng)過(guò)最短時(shí)間0.1s和0.7s回到該時(shí)刻位置則()A該波沿x軸負(fù)方向傳播B該

10、波的傳播速度為2.5m/sC圖示時(shí)刻A點(diǎn)的速度方向和加速度方向相同D圖示時(shí)刻B點(diǎn)的速度方向和加速度方向相反【試題出處】山東臨沂一中模擬【試題12】一列沿x軸正方向傳播的橫波，t0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，t0.2s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示，則()A質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向向右B波的周期可能為0.27sC波的頻率可能為1.25HzD波的傳播速度可能為20m/s【解析】因?yàn)闄M波沿x軸正方向傳播，所以選項(xiàng)A錯(cuò)由圖知24m,0.2s(n1/4)T，故T0.8/(4n1)s，n0,1,2.又f1/T，故f(4n1)/0.8Hz，n0,1,2，.v/T30(4n1)m/s，n0,1,2.故選項(xiàng)C對(duì)，B、D錯(cuò)【答

11、案】C【試題出處】北京海淀區(qū)第二次模擬【試題13】如圖甲所示，在彈簧振子的小球上安裝了一支記錄用的筆P，在下面放一條紙帶當(dāng)小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿垂直于振動(dòng)方向拉動(dòng)紙帶，筆P在紙帶上畫(huà)出了一條振動(dòng)曲線已知在某次實(shí)驗(yàn)中如圖方向拉動(dòng)紙帶，且在某段時(shí)間內(nèi)得到如圖乙所示的曲線，根據(jù)曲線可知這段時(shí)間內(nèi)()A紙帶在加速運(yùn)動(dòng)B紙帶在減速運(yùn)動(dòng)C振子的振動(dòng)周期在逐漸增加D振子的振動(dòng)周期在逐漸減小【解析】振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其周期不發(fā)生變化，C、D錯(cuò)誤，由紙帶上的軌跡可以看出相等時(shí)間內(nèi)的位移在增大，所以紙帶在加速運(yùn)動(dòng)，A對(duì)，B錯(cuò)注意紙帶的運(yùn)動(dòng)方向和位移變化之間的關(guān)系【答案】A【試題出處】桂林一中模擬【試題14】如圖32所

12、示中實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t10時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t20.5 s時(shí)刻的波形，這列波的周期T符合：3Tt2t14T，問(wèn)：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小為74 m/s，波速方向如何？圖32【解析】由圖象知：8 m，又因?yàn)?Tt2t14T，【試題出處】唐山一中模擬【試題15】甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點(diǎn)沿直線Ox相向傳播，t0時(shí)的波形圖象如圖33所示，如果兩列波的波速都是10 m/s，求：圖33(1)甲、乙兩列波的頻率各是多少？(2)第幾秒末兩列波相遇，相遇時(shí)C、D兩點(diǎn)間有哪些點(diǎn)位移最大？【解析】(1)由圖知：4 m，又因v10 m/s

13、，所以由f得f Hz2.5 Hz，故甲、乙兩列波的頻率均為2.5 Hz.圖34(2)設(shè)經(jīng)t時(shí)間兩波相遇，則2vt4 m，所以t s0.2 s，又因T s0.4 s，故波分別向前傳播相遇，此時(shí)兩列波的波形如圖34中的虛線所示故CD間有x5m和x7m處的點(diǎn)位移最大【答案】(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)x5 m和x7 m【試題出處】石家莊實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬【試題16】質(zhì)量為m的均勻方形木塊在平靜的水面上處于平衡狀態(tài)，用力F向下壓木塊使之向下移動(dòng)距離d，然后松開(kāi)手，不計(jì)水的粘滯作用，木塊做簡(jiǎn)諧振動(dòng)(1)當(dāng)木塊正好經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，某同學(xué)開(kāi)始觀察木塊的振動(dòng)過(guò)程，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)0.5 s后木塊第一次

14、回到平衡位置已知d2 cm，取豎直向上為正方向，請(qǐng)將該同學(xué)觀察到的木塊的振動(dòng)過(guò)程用振動(dòng)圖象描述出來(lái)(在圖35甲中畫(huà)出)另一位同學(xué)在該同學(xué)觀察3.5 s后開(kāi)始計(jì)時(shí)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出后一位同學(xué)觀察的振動(dòng)圖象圖35(2)如果由于該木塊的振動(dòng)，在水面形成機(jī)械波，3.5 s內(nèi)傳播了3.5 m，則該波的波長(zhǎng)是多少？(3)畫(huà)出該同學(xué)在3.5 s時(shí)觀察到的某一方向的波形圖(至少畫(huà)出一個(gè)周期)【解析】(1)圖象如圖36所示(2)因?yàn)樗?.5 s內(nèi)傳播了3.5 m，所以波速為v1 m/s，又由圖象得T1 s，根據(jù)v，所以1 m.(3)如圖37所示【答案】(1)圖象如下圖36圖36(2)1 m(3)如圖37所示圖37

15、【試題出處】廈門(mén)一中模擬【試題17】一列簡(jiǎn)諧波沿x軸方向傳播，已知x軸上x(chóng)10和x21 m兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線分別如圖38(a)(b)所示，求此波的傳播速度圖38沿x軸負(fù)向傳播時(shí)：v2 m/s(n0,1,2)【試題出處】福州一中模擬【試題18】如圖23所示，甲是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置設(shè)擺球向右方向運(yùn)動(dòng)為正方向圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象根據(jù)圖象回答：圖23(1)單擺振動(dòng)的頻率是多大？(2)開(kāi)始時(shí)刻擺球在何位置？(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.86 m/s2，試求這個(gè)擺的擺長(zhǎng)是多少？【解析】(1)由單擺振動(dòng)圖象，T0.8 s故f1.25 Hz(2)開(kāi)始時(shí)刻小球在負(fù)方向最大位移處故開(kāi)始時(shí)刻擺球在B點(diǎn)(3)根據(jù)公式T2L0.16 m.【答案】(1)1.25 Hz(2)B點(diǎn)(3)0.16 m【試題出處】襄樊一中模擬【試題19】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線可用下述方法畫(huà)出：如圖24(1)所示，在彈簧振子的小球上安裝一枝繪圖筆P，讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向垂直的方向上勻速運(yùn)動(dòng)，筆P在紙帶上畫(huà)出的就是小球的振動(dòng)圖象取振子水平向右的方向?yàn)檎褡与x開(kāi)平衡位置的位移正方向，紙帶運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間，得到的振動(dòng)圖線如圖24(2)所示圖24(1)為什么必須勻速拖動(dòng)紙帶？(2)剛開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，振子處在什么位置？t17 s時(shí)振子相對(duì)平衡位置的位移是多少？(3)若紙帶運(yùn)動(dòng)的