考點十七 機械振動與機械波-2020年高考物理分類題庫

考點十七機械振動與機械波1.(2020·全國Ⅰ卷)在下列現(xiàn)象中,可以用多普勒效應(yīng)解釋的有。

A.雷雨天看到閃電后,稍過一會兒才能聽到雷聲B.超聲波被血管中的血流反射后,探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C.觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲,音調(diào)會變低D.同一聲源發(fā)出的聲波,在空氣和水中傳播的速度不同E.天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化【解析】選B、C、E。雷雨天看到閃電后,稍過一會兒才能聽到雷聲,是因為聲音的傳播速度比光的傳播速度慢,不屬于多普勒效應(yīng),故選項A錯誤;超聲波遇到血液中的血小板等細(xì)胞發(fā)生反射時,由于血小板的運動會使得反射聲波的頻率發(fā)生變化,屬于多普勒效應(yīng),故選項B正確;列車和人的位置相對變化了,所以聽到的聲音頻率發(fā)生了變化,屬于多普勒效應(yīng),故選項C正確;同一聲源發(fā)出的聲波,在空氣和水這兩個不同介質(zhì)中傳播時,頻率不變,傳播速度發(fā)生變化,不屬于多普勒效應(yīng),故選項D錯誤;雙星在周期性運動時,到地球的距離發(fā)生周期性變化,故接收到的光頻率會發(fā)生變化,屬于多普勒效應(yīng),故選項E正確。2.(2020·浙江7月選考)如圖所示,x軸上-2m、12m處有兩個振動周期均為4s、振幅均為1cm的相同的波源S1、S2,t=0時刻同時開始豎直向下振動,產(chǎn)生波長均為4m沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上2m、5m和8.5m的三個點,下列說法正確的是 ()A.6.0s時P、M、Q三點均已振動B.8.0s后M點的位移始終是2cmC.10.0s后P點的位移始終是0D.10.5s時Q點的振動方向豎直向下【解析】選C、D。波速為,在6s內(nèi)兩列波傳播了6m,則此時P、Q兩質(zhì)點已振動,但是M點還未振動,A錯誤;因M點到兩個振源的距離相等,則M是振動加強點,振幅為2cm,但不是位移始終為2cm,B錯誤;P點到兩振源的距離之差為6cm,為半波長的3倍,則該點為振動減弱點,振幅為零,即10.0s后P點的位移始終為零,C正確;S1波源的振動傳到Q點的時間為,則10.5s時Q點由S1引起的振動方向豎直向下;S2波源的振動傳到Q點的時間為,則10.5s時Q點由S2引起的振動已經(jīng)振動了7s,此時在最高點,速度為零,則10.5s時刻Q點的振動方向豎直向下,D正確。3.(2020·天津等級考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,周期為T,t=0時的波形如圖所示。t=時()A.質(zhì)點a速度方向沿y軸負(fù)方向B.質(zhì)點b沿x軸正方向遷移了1mC.質(zhì)點c的加速度為零D.質(zhì)點d的位移為-5cm【解析】選C。由圖像可知在t=時,a、c兩質(zhì)點在平衡位置,質(zhì)點d向上運動到波峰的位置,a速度方向沿y軸正方向,c的加速度為零,質(zhì)點d的位移應(yīng)該是5cm,故C正確,A、D錯誤;在波傳播過程中,質(zhì)點只在平衡位置上下振動,不隨波遷移,故B錯誤?！局睋纛}眼】題干明確說明了t=0時的波形圖,要想明確t=時的各點振動情況,只需將圖像向右平移四分之一個波長,但是點的x軸坐標(biāo)不會動。4.(2020·山東等級考)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播,已知x=λ處質(zhì)點的振動方程為y=Acos(t),則t=T時刻的波形圖正確的是 ()【解析】選D。根據(jù)題意可知,時,在處的質(zhì)點處,即此時該質(zhì)點位于平衡位置,A、B均錯誤;下一時刻,y>0,即該質(zhì)點處于平衡位置且向上振動,由題意知橫波沿x軸負(fù)方向傳播,根據(jù)同側(cè)法原理判斷波形可知C錯誤、D正確。故選D。5.(2020·全國Ⅱ卷)用一個擺長為80.0cm的單擺做實驗,要求擺動的最大角度小于5°,則開始時將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過cm(保留1位小數(shù))。(提示:單擺被拉開小角度的情況下,所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程。)

某同學(xué)想設(shè)計一個新單擺,要求新單擺擺動10個周期的時間與原單擺擺動11個周期的時間相等。新單擺的擺長應(yīng)該取為cm。

【解析】擺球沿圓弧移動的路程x=,根據(jù)單擺周期公式,知10T2=11T1,解得l2=96.8cm答案:6.996.86.(2020·全國Ⅲ卷)如圖,一列簡諧橫波平行于x軸傳播,圖中的實線和虛線分別為t=0和t=0.1s時的波形圖。已知平衡位置在x=6m處的質(zhì)點,在0到0.1s時間內(nèi)運動方向不變。這列簡諧波的周期為s,波速為m/s,傳播方向沿x軸(選填“正方向”或“負(fù)方向”)。

【解析】因為x=6m處的質(zhì)點在0~0.1s內(nèi)運動方向不變,所以該處質(zhì)點從正向位移最大處經(jīng)過四分之一個周期向下運動至平衡位置處,即,解得周期為T=0.4s,所以波速為,在虛線上,x=6m處的質(zhì)點向下運動,根據(jù)同側(cè)法可知波沿x軸負(fù)方向傳播。答案:0.410負(fù)方向7.(2020·全國I卷)一振動片以頻率f做簡諧振動時,固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點,兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點,a、b、c間的距離均為l,如圖所示。已知除c點外,在ac連線上還有其他振幅極大的點,其中距c最近的點到c的距離為。求:①波的波長;②波的傳播速度?！窘馕觥竣偃鐖D,設(shè)距c點最近的振幅極大的點為d