高中物理的专题振动和波练习
- 格式:doc
- 大小:2.41 MB
- 文档页数:9
1. 简谐振动的条件:F kx =-3. 简谐运动的图像(1)坐标轴:横轴表示时间,纵轴表示位移。
(2)图线特点:正弦(或余弦)曲线。
(3)物理意义:表示做简谐振动的质点的位移随时间的变更规律。
4. 单摆周期公式中的l 与g ()为等效摆长悬点的等效摆长的等效1l ⎧⎨⎩(2)g 为等效重力加速度例如单摆置于以加速度a 匀加速上升的升降机中,物体处于超重状态,加速度变为g'=g +a ,此时回复力是视重mg'的切向分力,g'即为单摆的等效加速度。
不论单摆处在什么状况下,在其平衡位置上的视重所“产生”的加速度,可等效为单摆的“重力”加速度。
5. 有关波的图像的几种常见问题: (1)确定各质点的振动方向如图所示(实线)为一沿x 轴正方向传播的横波,试确定质点A 、B 、C 、D 的速度方向。
推断方法:将波形沿波的传播方向做微小移动,(如图中虚线)由于质点仅在y 方向上振动,所以A'、B'、C'、D'即为质点运动后的位置,故该时刻A 、B 沿y 轴正方向运动,C 、D 沿y 轴负方向运动。
从以上分析也可看出,波形方向相同的“斜坡”上速度方向相同。
(2)确定波的传播方向知道波的传播方向利用“微平移”的方法,可以很简洁地推断出各质点的振动方向。
反过来知道某一质点的运动方向,也可利用此法确定该波的传播方向。
另外还有一简便好用的推断方法,同学们也可以记住。
如图所示,若已知A 点速度方向向上,可假想在最靠近它的波谷内有一小球。
不难看出A 向上运动时,小球将向右滚动,此即该波的传播方向。
(3)已知波速v 和波形,画出再经△t 时间的波形图①平移法:先算出经时间波传播的距离=,再把波形沿波的传播方∆∆∆t x v t向平移即可。
因为波动图像的重复性,若知波长,则波形平移时波形不∆x n λλ 变,当时,可采取去整留零的方法,只需平移即可。
∆x n x n x x =+λλ②特殊点法:(若知周期T 则更简洁)在波形上找两个特殊点,如过平衡位置的点和与它相邻的波峰(谷)点,先确定这两点的振动方向,再看△t =nT +t ,由于经nT 波形不变,所以也实行去整nT 留零t 的方法,分别做出两特殊点经t 后的位置,然后按正弦规律画出新波形。
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案1.[2023·新课标卷]船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声.声波在空气中和在水中传播时的()A.波速和波长均不同B.频率和波速均不同C.波长和周期均不同D.周期和频率均不同答案:A解析:声波的周期和频率由振源决定,故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同,但声波在空气和水中传播的波速不同,根据波速与波长关系v=λf可知,波长也不同,故A正确,B、C、D错误.故选A.2.[2024·浙江1月]如图1所示,质量相等的小球和点光源,分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上,间距为l,竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l,小球和光源做小振幅运动时,在观测屏上可观测小球影子的运动.以竖直向上为正方向,小球和光源的振动图像如图2所示,则()A.t1时刻小球向上运动B.t2时刻光源的加速度向上C.t2时刻小球与影子相位差为πD.t3时刻影子的位移为5A答案:D解析:以竖直向上为正方向,根据图2可知,t1时刻,小球位于平衡位置,随后位移为负值,且位移增大,可知,t1时刻小球向下运动,A错误;t2时刻,光源的位移为正值,光源振动图像为正弦式,表明其做简谐运动,根据F回=-kx=ma可知,其加速度方向与位移方向相反,位移方向向上,则加速度方向向下,B错误;根据图2可知,小球与光源的振动步调总是相反,由于影子是光源发出的光被小球遮挡后,在屏上留下的阴影,可知,影子与小球的振动步调总是相同,即t2时刻小球与影子相位差为0,C错误;根据图2可知,t3时刻,光源位于最低点,小球位于最高点,根据光沿直线传播,光源能够在屏上留下影子的位置也处于最高点,影子位于正向最大位移处,根据几何关系有ll+2l =A+AA+x影子,解得x影子=5A,即t3时刻影子的位移为5A,D正确.3.[2024·吉林卷]某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示.用绿色激光照双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹.下列做法可以使相邻两条亮条纹中央间距变小的是()A.换用更粗的头发丝B.换用红色激光照射双缝C.增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离答案:A解析:由于干涉条纹间距Δx=ldλ可知,换用更粗的头发丝,双缝间距d变大,则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小,故A正确;换用红色激光照双缝,波长变长,则相邻两条亮条纹中央间距Δx变大,故B错误;增大纸板与墙面的距离l,则相邻两条亮条纹中央间距Δx 变大,故C错误;减小光源与纸板的距离,不会影响相邻两条亮条纹中央间距Δx,故D错误.故选A.4.[2024·浙江1月](多选)在如图所示的直角坐标系中,xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外).在介质Ⅰ中的P(0,4λ)处有一点波源,产生波长为λ、速度为v的波.波传到介质Ⅱ中,其速度为2v.图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x轴和y轴分别交于R 和S点,此时波源也恰好位于波峰.M为O、R连线的中点,入射波与反射波在O点相干加强,则()A .介质Ⅱ中波的频率为2v λB. S 点的坐标为(0,-2 λ)C .入射波与反射波在M 点相干减弱D. 折射角α的正弦值sin α=352 答案:BD解析:波从一种介质到另一种介质,频率不变,故介质Ⅱ中波的频率为f =v λ,A 错误;在介质Ⅱ中波长为λ′=2v f=2 λ,由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点,故S 点的坐标为(0,-2 λ),B 正确;由于S 为波峰,且波传到介质Ⅱ中,其速度为2 v .图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点,则R 也为波峰,故P 到R 比P 到O 多一个波峰,则PR =5λ,则OR =3λ,由于||MO -PM≠2n ·λ2 或(2n +1)λ2 (n =0,1,2,…),故M 点不是减弱点,C 错误;根据n =λ′λ=2 ,则n =sin αOR PR,解得sin α=352 ,D 正确. 5.[2021·天津卷]一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,传播速度v =10 m/s ,t =0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动,下列图形中哪个是t =0.6 s 时的波形( )答案:B解析:由图中可以看出该波的波长为λ=4 m ,根据v =λT可知该列波的周期为T =0.4 s ,又因为t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动,当t=0.6 s时经历了1.5 T,所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动,结合图像可知B正确.6.[2023·湖南卷]如图(a),在均匀介质中有A、B、C和D四点,其中A、B、C三点位于同一直线上,AC=BC=4 m,DC=3 m,DC垂直AB.t=0时,位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动,振动图像均如图(b)所示,振动方向与平面ABD垂直,已知波长为4 m.下列说法正确的是()A.这三列波的波速均为2 m/sB.t=2 s时,D处的质点开始振动C.t=4.5 s时,D处的质点向y轴负方向运动D.t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是6 cm答案:C解析:由图(b)的振动图像可知,振动的周期为4 s,故三列波的波速为v=λT=4 m4 s=1m/s,A错误;由图(a)可知,D处距离波源C最近的距离为3 m,故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为t C=DC v=3 m1 m/s=3 s故t=2 s时,D处的质点还未开始振动,B错误;由几何关系可知AD=BD=5 m,波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为t AB=ADv=5 m1 m/s=5 s故t=4.5 s时,仅波源C处的横波传播到D处,此时D处的质点振动时间为t1=t-t C =1.5 s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动,C正确;t=6 s时,波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2=t-t C=3 s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷;t=6 s时,波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3=t-t AB=1 s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰.根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y=2A-A=2 cm故t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是2 cm,D错误.故选C.。
拾躲市安息阳光实验学校高考物理复习振动和波练习一、选择题在每小题给出的四个选项中,有的只有一项是正确的,有的有多个选项正确,全选对的得5分,选对但不全的得3分,选错的得0分。
1.单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大()A.摆球质量增大; B.摆长减小;C.单摆由赤道移到北极; D.单摆由海平面移到高山顶上。
2.机械振动是下列哪一种运动?()A.匀加速运动;B. 匀速直线运动;C. 非匀变速运动;D. 匀变速运动。
3.两单摆,它们的摆长之比为l1:l2=4:1,质量之比m1:m2=2:1,它们以相同的摆角摆动,它们都以最低点为重力势能零点,则两单摆最大势能之比为().A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.16:14.关于机械波的概念,下列说法中正确的是()A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向;B.简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等;C.任一个振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长;D.相隔一个周期的两时刻,简谐波的图象相同。
5.简谐横波传播方向上相距s的a、b两点间只存在一个波谷的波形图(如图所示),设图中所示的四种情况下波速均为v,且均向右传播,则由图示时刻起,a点首先出现波谷的图是。
()6.如图所示,在一根木条上挂几个摆长不等的单摆,其中A、E的摆长相等,A摆球的质量远大于其他各摆,当A摆振动起来后, 带动其余各摆也随之振动,达到稳定后,以下关于各摆的振动的说法正确的是().A.各摆振动的周期都相等B.C摆振动的振幅最大C.B、C、D、E四摆中,E摆的振幅最大D.C摆振动的周期最大7.随着电信业的发展,手机是常用的通信工具,当来电话时,它可以用振动来提示人们。
振动原理很简单:是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。
当叶片转动后,电动机就跟着振动起来。
其中叶片的形状你认为是下图中的()8.甲乙两人同时观察同一单摆的振动,甲每经过2.0 s 观察一次摆球的位置,发现摆球都在其平衡位置处;乙每经过3.0 s观察一次摆球的位置,发现摆球都在平衡位置右侧的最高处,由此可知该单摆的周期可能是()A.0.5 s B.1.0 sC.2.0 s D.3.0 s9.两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6 m,它们在空间产生的干涉图样如图所示,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域,下列说法正确的是()A.两波源的振动频率一定相同B.虚线一定是波谷与波谷相遇处C.两列波的波长都为2 mD.两列波的波长都为1m10.质量分别为m A=2 kg和m B=3 kg的A、B两物块,用劲度系数为k的轻弹簧相连后竖直放在水平面上。
高考物理复习振动和波专题训练及其答案一、单项选择题1.如图所示为一列简谐横波t时刻的图象,已知波速为0.2m/s,以下说法正确的是()A.经过0.5s,质点a、b、c通过的路程均为75cmB.若从t时刻起质点a比质点b先回到平衡位置,则波沿x轴正方向传播C.图示时刻质点a、b、c所受的回复力大小之比为2∶1∶3D.振源的振动频率为0.4Hz2.一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形如图所示,该时刻,两个质量相同的质点P、Q 到平衡位置的距离相等。
关于P、Q两个质点,以下说法正确的是()A.P较Q先回到平衡位置B.再经14周期,两个质点到平衡位置的距离相等C.两个质点在任意时刻的动量相同D.两个质点在任意时刻的加速度相同3.图为一列简谐波在0=t时刻的波形图,此时质点Q正处于加速运动过程中,且质点N在1st=时第一次到达波峰。
则下列判断正确的是()A.此时质点P也处于加速运动过程B.该波沿x轴负方向传播C.从0=t时刻起,质点P比质点Q晚回到平衡位置D.在0=t时刻,质点N的振动速度大小为1m/s4.如图所示为一列机械波在t=0时刻传播的波形图,此刻图中P点速度沿y轴正方向,t=2s 时刻,图中Q点刚好在x轴上。
则下列说法正确的是()A.该机械波沿x轴正方向传播B.该机械波周期不可能是8s3C.无论周期是多少,当Q点在x轴时,P点一定离x轴最远D.P点振幅是10cm5.如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度为16.0m/s,从此时起,图中的P质点比Q质点先经过平衡位置.那么下列说法中正确的是()A.这列波一定沿x轴正向传播B.这列波的频率是3.2HzC.t=0.25s时Q质点的速度和加速度都沿y轴负向D.t=0.25s时P质点的速度和加速度都沿y轴负向6.如图(a)所示为波源的振动图象(在t=0时刻之前波源就已经开始振动了),图(b)为xy 平面内沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图象,t=0时刻P点向y轴负方向运动,关于图(b)上x=0.4m处的Q点的说法正确的是().A.t=0时,速度最大,其大小为0.1m/s,方向沿y轴正方向B.t=0到t=5s内,通过的路程为20cmC.t=2s时,运动到x=0.2m处D.t=3s时,加速度最大,且方向向下7.一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s,b和c之间的距离是5m,以下说法正确的是()A.此列波的波长为2.5mB.此列波的频率为2HzC.此列波的波速为2.5m/sD.此列波的传播方向为沿x轴正方向传播8.P、Q、M是某弹性绳上的三个质点,沿绳建立x坐标轴。
物体的振动和波动练习题一、选择题1. 下列哪个不属于机械振动的基本特征?A. 振幅B. 周期C. 频率D. 波长2. 以下哪种波不需要介质传播?A. 机械波B. 横波C. 纵波D. 都需要介质传播3. 以下哪个现象不属于机械波传播中的失能?A. 反射B. 折射C. 干涉D. 散射4. 把频率为30Hz的振动用电路方式表示,需要设备的最小档位是A. 10sB. 1sC. 1msD. 1us5. 振幅越大,波的能量传播速度越快,这一说法A. 对B. 错6. 当一个横波传播时,传播介质上的每一个质点的振动方向A. 垂直于波的传播方向B. 与波的传播方向相同C. 与波的传播方向相反D. 与波的振动方向相同7. 下列不属于机械波的是A. 音波B. 光波C. 水波D. 地震波8. 声音能传播的介质是A. 真空B. 水C. 铁D. 木头9. 长度为0.1m的弦上传播的频率为500Hz的波,其波长为A. 10cmB. 20cmC. 40cmD. 50cm10. 一个在弹簧中传播的波,它所具有的振动特点可以用频率 f 表示。
当频率 f 增大时,振动速度将A. 不变B. 增大C. 减小D. 变为零二、填空题1. 机械波在介质中的传播速度与_________、_________有关。
2. 波长和_________成反比。
3. 波的频率和振动的_________有关。
4. 当光束从水中垂直射入空气时,光的_________发生折射。
5. 在两根相互平行的弹簧上各拧一节,右手拇指指向电流的方向,右手四指的弯曲方向表示_________。
三、简答题1. 请简要说明机械波和电磁波的区别。
2. 请解释频率和周期的概念,并写出它们的单位。
3. 什么是衰减? 请说明衰减对波传播的影响。
4. 什么是驻波? 它是如何形成的?5. 请举例说明机械波的反射和折射现象。
四、计算题1. 一支弦上传播的横波的振动频率为100Hz,波长为0.5m。
1.下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍2.做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变C.频率不变、振幅改变D.频率改变、振幅不变3.家用洗衣机在正常脱水时较平稳,切断电源后,洗衣机的振动先是变得越来越剧烈,然后逐渐减弱。
对这一现象,下列说法正确的是A.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率大B.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率小C.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率等于洗衣机的固有频率D.当洗衣机的振动最剧烈时,脱水缸的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率4.两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6m,它们在空间产生的干涉图样如图所示,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域,下列说法正确的是A.两波源的振动频率一定相同B.虚线一定是波谷与波谷相遇处C.两列波的波长都为2mD.两列波的波长都为1m5.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。
以u表示声源的速度,V表示声波的速度(u<V),v表示接收器接收到的频率。
若u增大,则A.v增大,V增大 B. v增大,V不变C. v不变,V增大D. v减少,V不变6.如图所示,沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200m/s,下列说法中正确的是A.图示时刻质点b的加速度将减小B.从图示时刻开始,经过0.01s,质点a通过的路程为0.4mC.若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象,则另一列波的频率为50HzD.若该波传播中遇到宽约4m的障碍物能发生明显的衍射现象7.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50s。
(每日一练)人教版高中物理机械振动与机械波经典大题例题单选题1、如图所示,S1、S2是两个振动完全相同的相干波源,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。
若两列波的振幅均保持5 cm不变,关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说法中正确的是()A.d点始终保持静止不动B.图示时刻c点的位移为零C.b点振动始终加强,c点振动始终减弱D.图示时刻,b、c两点的竖直高度差为10 cm答案:A解析:A.由图可知,d点是波峰与波谷相遇,振动减弱,振幅为零,故保持静止,故A正确;BCD.b点是波峰与波峰相遇,c点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强点,由于振幅是5 cm,则b点相对平衡位置高10 cm,而c点是波谷与波谷相遇,则c点相对平衡位置低10 cm,所以b、c两点的竖直高度差为20 cm,故BCD错误。
故选A。
2、有一个弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是()A.x=8×10−3sin(4πt+π2)m B.x=8×10−3sin(4πt−π2)mC.x=8×10−3sin(4πt+3π2)m D.x=8×10−3sin(π4t+π2)m答案:A解析:由题可知,A=0.8cm=8×10−3m,T=0.5s,可得ω=2πT=4πrad/s初始时刻具有负方向的最大加速度,则初位移x0=0.8cm,初相位φ=π2,得弹簧振子的振动方程为x=8×10−3sin(4πt+π2 )m故选A。
3、如图甲所示,在均匀介质中,坐标系xOy位于水平面内,O处的波源垂直xOy平面振动后,产生的简谐横波在xOy平面内传播,实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷,且此时刻平面内只有一圈波谷,图乙为图甲中质点A的振动图像,z轴垂直于xOy水平面,且正方向为竖直向上,则下列说法不正确的是()A.此机械波的波长是2mB.此机械波的传播速度为10m/sC.t=0.2s时,机械波恰好传至B处D.在t=0至t=0.85s这段时间内,C质点运动的路程为12cm答案:C解析:A.由图甲可知波峰到波谷的距离为1m,故波的波长为λ=2m故A正确,不符合题意;B.图乙为质点A的振动图象则T= 0.2s根据波速计算公式有v=λT= 10m/s故B正确,不符合题意;C.因为t=0时刻平面内只有一圈波谷,而此时O也处于波峰,由此可以判断波的起振方向向上且波刚开始传播时O处于平衡位置,由此可以判断波传播了1.25个波长,用时0.25s,t=0时刻波刚好传播到2.5m处,则机械波恰好传至B处的时间点为t B=4−2.510s=0.15s故C错误,符合题意;D.质点C到波源的距离为x=√32+42m=5m 波传播到C点所用的时间为t C=x−2.5v=0.25s由图像可知波的振幅为A=1cm 故从t=0到t=0.85s过程中,质点C运动的路程为s=t−t CT⋅4A=0.85−0.250.2×4×1cm=12cm故D正确,不符合题意。
高中物理题库(振动和波)1、一简谐横波沿x 轴正方向传播,某时刻其波形如图所示。
下列说法正确的是( )A .由波形图可知该波的波长B .由波形图可知该波的周期C .经周期后质元P 运动到Q 点D .经周期后质元R 的速度变为零2、一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50s 。
某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P 1,P 2,P 3,……。
已知P 1和P 2之间的距离为20cm ,P 2和P 3之间的距离为80cm ,则P 1的振动传到P 2所需的时间为( ) A .0.50 s B .0.13 s C .0.10 s D .0.20 s3、一列简谐横波沿x 轴负方向传播,图1是t = 1s 时的波形图,图2是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点),则图2可能是图1中哪个质元的振动图线?( )A .x = 0处的质元;B .x = 1m 处的质元;C .x = 2m 处的质元;D .x = 3m 处的质元。
4、如图,一简谐横波在x 轴上传播,轴上a 、b 两点相距12m 。
t =0时a 点为波峰,b 点为波谷;t =0.5s 时,a 点为波谷,b 点为波峰。
则下列判断中正确的是( )A .波一定沿x 轴正方向传播B .波长可能是8mC .周期可能是0.5sD .波速一定是24m/s5A.时,货物对车厢底板的压力最大B.时,货物对车厢底板的压力最小C.时,货物对车厢底板的压力最大D.时,货物对车厢底板的压力最小 6、如图所示,A 、B 摆动过程中( )(A)位于B 处时动能最大.(B)位于A 处时势能最大.(C)在位置A 的势能大于在位置B 的动能.(D)在位置B 的机械能大于在位置A 的机械能.7、A 、B 两列波在某时刻的波形如图,经过t =T A 时间(T A 为波A 的周期),两波再次出现如图波形,则两波的波速之比V A :V B 可能是( )(A)1:3 (B)1:2 (C)2:1 (D)3:18、如图所示,两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x =-2×10-1m 和x =12×10-1m 处,两列波的波速均为v =0.4m/s ,波源的振幅均为A =2cm 。
专题训练13 机械振动与机械波一、选择题(第1~6题为单选题,第7~10题为多选题)1.一个弹簧振子,在光滑水平面上做简谐运动,如图所示,当它从左向右恰好经过平衡位置时,与一个向左运动的钢球发生正碰,已知碰后钢球沿原路返回,并且振子和钢球不再发生第二次碰撞。
则下面的情况中不可能出现的是()A.振子继续作简谐振动,振幅和周期都不改变B.振子继续作简谐振动,振幅不变而周期改变C.振子继续作简谐振动,振幅改变而周期不变D.振子停止运动2.如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象,下列说法正确的是()A.甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长B.甲摆的机械能比乙摆的大C.在t=1 s时有正向最大加速度的是乙摆D.由图象可以求出当地的重力加速度3.如图是某横波的波形图,实线表示某时刻的波形,虚线表示0.2 s后的波形图,以下说法正确的是()A.若波向左传播,则它传播的距离可能是5 mB.若波向右传播,则它的最大周期是0.8 sC.若波向左传播,则它的波速可能是45 m/sD.若波速为35 m/s,则波的传播方向向右4.飞力士棒(Flexi-bar)是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材,也是一种有效加强躯干肌肉功能的训练器材。
标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄,两端负重头,用一根PVC软杆连接,质量为508 g,长度为1.525 m,棒的固有频率为4.5 Hz,如图所示,可以使用双手进行驱动,则下列关于飞力士棒的认识正确的是()A.使用者用力越大飞力士棒振动越快B.随着手振动的频率增大,飞力士棒振动的幅度一定越来越大C.双手驱动该飞力士棒每分钟振动270次全振动,会产生共振D.负重头质量相同,同样材料的PVC杆缩短,飞力士棒的固有频率不变5.如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中x =2 m 处的质点P 以此时刻为计时起点的振动图像。
下列说法不正确的是( )A .这列波沿x 轴正方向传播B .这列波的传播速度是20 m/sC .经过0.1 s ,质点Q 的运动方向沿y 轴负方向D .经过0.35 s ,质点Q 距平衡位置的距离大于质点P 距平衡位置的距离 6.如图甲所示,在同一介质中,波源为1S 与2S 频率相同的两列机械波在0t =时刻同时起振,波源1S 的振动图像如图乙所示;波源为2S 的机械波在0.25s t =时波的图像如图丙所示。
3. 简谐运动的图像(1)坐标轴:横轴表示时间,纵轴表示位移。
(2)图线特点:正弦(或余弦)曲线。
(3)物理意义:表示做简谐振动的质点的位移随时间的变化规律。
4. 单摆周期公式中的l与g(2)g为等效重力加速度例如单摆置于以加速度a匀加速上升的升降机中,物体处于超重状态,加速度变为g'=g+a,此时回复力是视重mg'的切向分力,g'即为单摆的等效加速度。
不论单摆处在什么情况下,在其平衡位置上的视重所“产生”的加速度,可等效为单摆的“重力”加速度。
5. 有关波的图像的几种常见问题:(1)确定各质点的振动方向如图所示(实线)为一沿x轴正方向传播的横波,试确定质点A、B、C、D的速度方向。
判断方法:将波形沿波的传播方向做微小移动,(如图中虚线)由于质点仅在y方向上振动,所以A'、B'、C'、D'即为质点运动后的位置,故该时刻A、B沿y轴正方向运动,C、D沿y轴负方向运动。
从以上分析也可看出,波形方向相同的“斜坡”上速度方向相同。
(2)确定波的传播方向知道波的传播方向利用“微平移”的办法,可以很简单地判断出各质点的振动方向。
反过来知道某一质点的运动方向,也可利用此法确定该波的传播方向。
另外还有一简便实用的判断方法,同学们也可以记住。
如图所示,若已知A点速度方向向上,可假想在最靠近它的波谷内有一小球。
不难看出A向上运动时,小球将向右滚动,此即该波的传播方向。
(3)已知波速v和波形,画出再经△t时间的波形图②特殊点法:(若知周期T则更简单)在波形上找两个特殊点,如过平衡位置的点和与它相邻的波峰(谷)点,先确定这两点的振动方向,再看△t=nT+t,由于经nT波形不变,所以也采取去整nT留零t的方法,分别做出两特殊点经t后的位置,然后按正弦规律画出新波形。
(4)已知振幅A和周期T,求振动质点在△t时间内的路程和位移。
求振动质点在△t时间内的路程和位移,由于牵涉质点的初始状态,需用正弦函数较复6. 波的干涉和衍射例1. 弹簧振子B的质量为M,弹簧的劲度系数为k,在B上面放一质量为m的木块A,使A和B一起在光滑水平面上做简谐运动,如图所示。
振动过程中,A与B之间无相对运动,当它们离开平衡位置的位移为x时,A与B间的摩擦力大小为()说明:本题是讨论由静摩擦力提供A物体作简谐运动回复力的问题。
这里特别要注意到当两物体达到最大位移时,振动时的加速度最大,A、B两个物体之间的静摩擦力是它们振动过程中的最大静摩擦力F m',但不一定是A、B两物体之间的最大静摩擦力F m,这两者之间的关系是F m≥F m'。
例2. 某弹簧振子的固有频率为2.5 Hz,将弹簧振子从平衡位置拉开4 cm后放开,同时开始计时,则有t=1.55s时()A. 振子正在做加速度减小的加速运动B. 振子正在做加速度增大的减速运动C. 振子的速度方向沿x轴正方向D. 振子的位移一定大于2 cm振动的往复性是振动的最大特点。
每经过一个周期,质点的运动状态恢复。
所以,没有必要将振子在1.55s内的简谐运动的图像都做出来,只要观察振子在一个周期内的运动情况,以后的运动情况可顺推出来。
例3. 水平轨道AB,在B点处与半径R=300m的光滑弧形轨道BC相切,一个质量为M=0.99kg的木块静止于B处。
现有一颗质量为m=10g的子弹以v0=500m/s的水平速度从左边射入木块且未穿出,如图所示。
已知木块与该水平轨道AB的动摩擦因数μ=0.5(cos5°=0.996,g取10m/s2)。
试求:子弹射入木块后,木块需经多长时间停止?说明:一切在竖直平面放置的光滑圆弧形内轨道上的小幅度运动(运动范围远小于圆弧半径,运动过程中所对应的圆心角小于5°),都可以等效为单摆模型,其等效摆长即例4. 如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中O 为波源。
设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时,经过T/4,质点1开始起振,则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中错误的是()A. 介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,且图中质点9起振最晚B. 图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的C. 图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时,通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后T/4D. 只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第100次振动,则质点9发生的就是第98次振动例5. 如图所示,是一列横波在某一时刻的波形图,波沿x轴正向传播,则(1)A点的振动方向是_______________,C点的振动方向是_______________,D点的振动方向是_______________。
(2)再经T/2质点A通过的路程是__________cm,质点C的位移是__________cm。
例6. 如图所示,在同一均匀媒质中有S1、S2两个波源,这两个波源的频率、振动方向均相同,且振动的步调完全一致,S1、S2之间相距两个波长,B点为S1、S2连线的中点,共有几个振动加强点?【模拟试题】1. 单摆作简谐运动的回复力是()A. 摆球的重力B. 摆球所受的重力沿圆弧切线方向的分力C. 摆球所受重力与悬线对摆球拉力的合力D. 悬线对摆球的拉力2. 如下图所示,一个小铁球,用长约10m的细线系牢,另一端固定在O点,小球在C 处平衡。
第一次把小球由C处向右侧移开约4 cm,从静止释放至回到C点所用时间为;第二次把小球提到O点,由静止释放,至到达C点所用的时间为,则()A. B. C. D. 无法判断3. 一个单摆作简谐运动。
若使摆球质量变为原来的4倍,而通过平衡位置时的速度变为原来的,则()A. 频率不变,振幅不变B. 频率不变,振幅改变C. 频率改变,振幅不变D. 频率改变,振幅改变4. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,波速,某时刻波形如图,则()A. 这列波的波长为25 mB. 质点P的振幅是1 cmC. 质点P此时刻的速度方向沿y轴负方向D. 质点P振动的周期为4s5. 一个弹簧振子在AB间作简谐运动,O是平衡位置,以某时刻作为计时零点(t=0)。
经过周期,振子具有正方向的最大加速度,那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况?()6. 图中两单摆摆长相同,平衡时两摆球刚好接触,现将摆球A在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放,碰撞后,两摆球分开各自做简谐运动,以分别表示摆球A、B的质量,则()A. 如果,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B. 如果,下一次碰撞将发生在平衡位置左侧C. 无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右侧D. 无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左侧7. 从一条弦线的两端,各发生一如图所示的横脉冲,它们均沿弦线传播,速度相等,传播方向相反,在它们传播的过程中,可能出现的脉冲波形是下面图中的哪一个?8. 在波的传播过程中,平衡位置相距半个波长的两个质点的振动情况是()A. 位移总相同B. 速度的大小总相等C. 加速度的大小总相等D. 振幅总相同9. 下图是甲、乙两个单摆作简谐运动的振动图线,可以断定甲、乙两个单摆的摆长之比等于()A. 9:4B. 3:2C. 4:9D. 2:310. 图1所示为一列简谐横波在t=20秒时的波形图,图2是这列波中P点的振动图线,那么该波的传播速度和传播方向是()A. v=25cm/s,向左传播B. v=50cm/s,向左传播C. v=25cm/s,向右传播D. v=50cm/s,向右传播11. 图中实线表示横波甲和横波乙在t时刻的波形图线,经过1秒后,甲的波峰A移到A'点,乙的波峰B移到B'点,如两图中虚线所示。
下列说法中正确的是()A. 波甲的波长大于波乙的波长B. 波甲的速度小于波乙的速度C. 波甲的周期等于波乙的周期D. 波甲的频率小于波乙的频率12. 公路上匀速行驶的货车受一扰动,车上货物随车厢底板上下振动且不脱离底板,一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动,周期为T。
取竖直向上为正方向,以某时刻作为计时起点,即t=0,其振动图象如图所示,则()A. 时,货物对车厢底板的压力最大B. 时,货物对车厢底板的压力最小C. 时,货物对车厢底板的压力最大D. 时,货物对车厢底板的压力最小13. 关于多普勒效应的叙述,下列说法中正确的是()A. 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B. 产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动C. 甲乙两列车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率D. 哈勃太空望镜发现所接受到的来自于遥远星系上的某种原子光谱,与地球上同种原子的光谱相比较,光谱中各条谱线的波长均变长(称为哈勃红移),这说明该星系正在远离我们而去14. 一个单摆从甲地拿到乙地,发现振动变快了。
为了调整到原来的周期,以下说法正确的是()A. 这是因为,故应缩短摆长B. 这是因为,故应加长摆长C. 这是因为,故应缩短摆长D. 这是因为,故应加长摆长15. 均匀介质中,各质点的平衡位置在同一直线上,相邻质点的距离均为s,如图甲所示。
振动从质点1由平衡位置开始向右传播,质点1从平衡位置开始运动时的速度方向竖直向上,经过时间t,前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。
关于这列波的周期和波速有如下说法()A. B. C. D.16. 两列平面简谐波在空中叠加,其中简谐横波a(图中虚线所示)沿x轴的正方向传播,简谐横波b(图中实线所示)沿x轴的负方向传播,波速都是20m/s,t=0时,这两列波的波动图象如图所示,那么位于x=45m处的质点P第一次达到波峰的时间和第一次处于平衡位置的时间分别是()A. 1.50s 0.25sB. 0.25s 0.75sC. 0.50s 0.75sD. 0.75s0.25s17. 在简谐纵波形成与传播过程中,t=0、t=T/4和t=T/2时刻的波动情况如图甲所示,设向右为正方向,若以t=T/4时刻的质点3振动的计时起点,则能够正确反映质点3振动位移随时间变化的图象是图乙中的()18. 如图所示为波源O振动1.5s时沿波传播方向上部分质点振动的波形图,已知波源O 在t=0时开始沿x负方向振动,t=1.5s时它正好第二次到达波谷,问(1)何时y=5.4m 的质点第一次到达波峰?(2)从t=0开始至y=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内,波源通过的路程是多少?。