1、 专题专题 12 12 机械振动和机械波机械振动和机械波 1物理选修 342014新课标全国卷 (1)图(a)为一列简谐横波在t2 s 时的波 形图图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m 处的质点的振动图像，P是平衡位置为x2 m 的质点下列说法正确的是_ 图(a) 图(b) A波速为 0.5 m/s B波的传播方向向右 C02 s 时间内，P运动的路程为 8 cm D02 s 时间内，P向y轴正方向运动 E当t7 s 时，P恰好回到平衡位置 答案:ACE 解析： 本题考查了机械振动与机械波v T 2 4 m/s0.5 m/s，A 正确x1.5 m 处的质 点在t2 s 时正在向下振动，根据“
2、上坡下”法可判断机械波向左传播，B 错误；02 s 是半个周期，P点运动的路程为 24 cm8 cm，C 正确，D 错误；7 s 是此时刻再经过 5 s， 即 11 4T，这时 P点刚好回到平衡位置，E 正确 22014安徽卷 一简谐横波沿x轴正向传播，图 1 是t0 时刻的波形图，图 2 是介质 中某质点的振动图像，则该质点的x坐标值合理的是( ) 图 1 图 2 A0.5 m B1.5 m C2.5 m D3.5 m 答案:C 解析： 本题考查机械振动与机械波综合知识及图像分析能力根据振动图像可知某质点在 t0 s 的位移为负，与此符合的是 B、C 选项，此时该质点的振动方向向下，根据机械
3、波的 传播方向分析B、C 选项中每个质点的振动方向可知，此时横坐标x1.5 m 的质点的振动方 向向上，而横坐标x2.5 m 的质点的振动方向向下，选项 B 错误，C 正确 32014安徽卷 在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共 同点，进一步推测未知现象的特性和规律法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问 题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的 关系已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振 动周期T与距离r的关系式为( ) AT2r GM l BT2r l GM CT2 r GM l DT2l
4、r GM 答案:B 解析： 本题考查单摆周期公式、万有引力定律与类比的方法，考查推理能力在地球表面 有GMm r 2mg，解得gGMm r 2.单摆的周期T2 l g2r l GM，选项 B 正确 4 2014北京卷 一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为，周期为T.t0时刻的 波形如图 1 所示，a、b是波上的两个质点图 2 是波上某一质点的振动图像下列说法中 正确的是( ) 图 1 图 2 At0 时质点a的速度比质点b的大 Bt0 时质点a的加速度比质点b的小 C图 2 可以表示质点a的振动 D图 2 可以表示质点b的振动 答案:D 解析：本题考查简谐运动的振动和波动图像图 1 为波动图
5、像，图 2 为振动图像t0 时 刻，a在波峰位置，速度为零，加速度最大，b在平衡位置，加速度为零，速度最大，A、B 错误在波动图像中，根据同侧法由波传播方向可以判断出质点的振动方向，所以t0 时 刻，b点在平衡位置且向下振动，故图 2 可以表示质点b的振动，C 错误，D 正确 5 2014全国卷 两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇下列说 法正确的是( ) A波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1A2| B波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1A2 C波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点
6、的振幅 答案:AD 解析：本题考查波的叠加波峰与波谷相遇，振动方向相反，振幅等于两列波振幅之差，A 正确； 波峰与波峰相遇，振动方向相同，振幅等于两列波振幅之和，质点仍在振动而不会 停在最大位移处，B 错误；无论波峰与波谷相遇处还是波峰与波峰相遇处，质点都在自己 的平衡位置附近做简谐运动，只是波峰与波峰相遇处质点振幅大于波峰与波谷相遇处质点 振幅，C 错误，D 正确 6 2014福建卷 在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周 期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是( ) A B C D 答案:D 解析： 由振动图像可知，波源的起振方向是沿y轴负方向的，由题干
7、可知该波沿x轴正方 向传播，由质点的振动方向与波的传播方向的关系可知，该波在第一个周期末的波形图如 图 D 所示 7.2014山东卷 (1)一列简谐横波沿直线传播以波源O由平衡位置开始振动为计时零 点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距 0.9 m以下判断正确的是 _(双选，填正确答案标号) a波长为 1.2 m b波源起振方向沿y轴正方向 c波速大小为 0.4 m/s d质点A的动能在t4 s 时最大 答案: (1)ab 解析： (1)以波源O由平衡位置开始振动计时，到质点A开始振动历时 3 s，O、A平衡位置 相距0.9 m，所以可得波速为v0.9 3 m/s0.3 m/s
8、，c 错误由图得知，振动周期T4 s， 所以波长为vT1.2 m，a 正确A点沿y轴正向起振，所以波源起振方向也沿y轴正 向，b 正确t4 s 时，质点位于正向最大位移处，动能为零，所以 d 错误 82014四川卷 如图所示，甲为t1 s 时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某 一质点的振动图像，距该质点x0.5 m 处质点的振动图像可能是( ) 甲 乙 A B C D 答案:A 解析： 从甲图可以得到波长为 2 m，从乙图可以得到周期为 2 s，即波速为 1 m/s；由乙图 的振动图像可以找到t1 s 时，该质点位移为负，并且向下运动，距该质点x0.5 m 处 的质点与该质点的振动情况相差
9、T 4，即将乙图中的图像向左或右平移 1 4周期即可得到距该质 点x0.5 m 处质点的振动图像，故只有 A 正确 9 2014天津卷 平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为 50 Hz 的 简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为 100 m/s.平衡位置在x轴上的P、 Q两个 质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP3.5 m、xQ3 m当S位移为负且向y 方向运动时，P、Q两质点的( ) A位移方向相同、速度方向相反 B位移方向相同、速度方向相同 C位移方向相反、速度方向相反 D位移方向相反、速度方向相同 答案:D 解析： 本题是对机械振动和机械波的综合考查，根据波速
10、和频率之间的关系vf 得该 波的波长为 2 m可知，当S经过平衡位置向负方向运动时，距离S为 1.75 个波长的P点 从最大的负位移处向平衡位置运动，距离S为1.5个波长的Q点经平衡位置向正方向运动， 所以两质点的位移方向相反，速度方向相同，D 正确 10 2014浙江卷 一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮 动可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为 20 cm，周期为 3.0 s当船上升到 最高点时，甲板刚好与码头地面平齐地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地 登船在一个周期内，游客能舒服登船的时间是( ) A0.5 s B0.75 s C1.0 s D1
11、.5 s 答案:C 解析： 本题考查简谐运动的知识点和建模能力从平衡位置开始计时，游船的振动方程x 20sin 2 3 tcm，游客要舒服地登船需满足的条件x20x10，解得 0.25 st 1.25 s，故游客能舒服地登船的时间t1.0 s，选项 C 正确 11 2014浙江卷 下列说法正确的是( ) A机械波的振幅与波源无关 B机械波的传播速度由介质本身的性质决定 C物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反 D动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关 答案:B 解析： 本题考查机械波、静摩擦力、动摩擦因数等知识机械波的振幅与波源有关，选项 A错误；传播速度由介质决定，选项B正确；静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以 相反，也可以互成一定的夹角，选项 C 错误；动摩擦因数描述相互接触物体间的粗糙程 度，与材料有关，选项 D 错误 12.2014重庆卷 (2)(6 分)一竖直悬挂的弹簧振子下端装有一记录笔，在竖直面内放置 有一记录纸当振子上下振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下 如题 11 图 2 所示的图像y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标由此图求振动的周期和 振幅 题 11 图 2 答案: (2)2x 0 v y1y2 2 解析： (2)设周期为T，振幅为A. 由题图得T2x 0 v ，Ay 1y2 2 .
