2018年高考物理三轮复习每日一题2018年5月1日+机械振动与机械波

5月1日 机械振动与机械波
高考频度：★★★★☆
难易程度：★★☆☆☆
一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2 s时刻的波形如图中虚线所示，则下列说法中正确的是
A．质点P在t=0.2 s时刻向右运动
B．质点P在t=0.2 s时刻向上运动
C．波的周期可能为0.27 s
D．波的频率可能为1.25 Hz
E．波的传播速度可能为150 m/s
【参考答案】BCE
【试题解析】质点P沿竖直方向振动，不会随波迁移，A错误；根据波的传播方向可以确定质点P在t=0.2 s时刻向上运动，B正确；由图可知，(n+)T=0.2 s（n=0,1,2,…），周期T=s（n=0,1,2,…），T不可能为0.27 s，C错误；该波的频率f=Hz（n=0,1,2,…），当n=0时，f=1.25 Hz，D正确；该波的波长λ=24 m，波速v=λf=30(4n+1)m/s（n=0,1,2,…），当n=1时，v=150 m/s，E正确。
【知识补给】
波的图象与振动图象
1．解波的图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法：
（1）分清振动图象与波动图象。横轴为x轴，则为波的图象；横轴为t轴，则为振动图象。
（2）看清横、纵坐标的单位，尤其要注意波的图象中横、纵坐标单位的数量级。
（3）找准波的图象对应振动图象中的时刻。
（4）找准振动图象对应波的图象中的质点。
2．常见错误：
（1）振动图象和波的图象混淆不清。
（2）不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同。
（3）不会区分波的传播位移和质点的振动位移。
（4）误认为质点随波迁移。
3．振动图象与波的图象辨析
振动图象
波的图象
图象
研究内容
一振动质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图象信息
质点振动周期、振幅
某一质点在各时刻的位移
各时刻速度、加速度的方向
波长、振幅
任一质点在该时刻的位移
任一质点在该时刻的加速度方向
图象变化
随时间推移，图象延续，已有形状不变
随时间推移，波形沿传播方向平移
★特别提示：
波的图象又叫波形图，振动图象又叫波动图象，“动”字表示图象中存在随时间变化的关系。
下列说法中正确的是
A．做简谐运动的物体，经过同一位置的动能总相同
B．做简谐运动的物体，经过同一位置的速度总相同
C．做简谐运动的物体，在半个周期内回复力做功一定为零
D．做简谐运动的物体，在任意半个周期内速度的变化量一定为零
一列简谐横波在某介质中沿直线从a点向b点传播，a、b两点的平衡位置相距2.5 m，如图所示，图中实线表示a点的振动图象，图中虚线表示b点的振动图象，则下列说法中正确的是
A．从0时刻起经过0.4 s，质点a、b运动的路程均为16 cm
B．t=0.45 s时，质点b回到平衡位置
C．0.l~0.15 s时间内，质点b向y轴负方向运动，做加速度逐渐变大的减速运动
D．此波的传播速度可能为1.2 m/s
图（a）为一列简谐横波在t=0.025 s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1 m处的质点，Q是平衡位置在x=4 m处的质点；图（b）为质点P的振动图象。下列说法中正确的是
A．t=0.1 s时，质点P沿y轴负方向运动
B．t=0.25 s时，质点Q的加速度方向沿y轴负方向
C．0.1~0.25 s时间内，该波沿x轴负方向传播了6 m
D．0.1~0.25 s时间内，质点P通过的路程为30 cm
E．质点Q简谐运动的表达式为y=0.1sin(10πt)(m)
两块质量分别为m1、m2的A、B木板，被一根劲度系数为k的轻质弹簧拴连在一起，A板在压力F的作用下处于静止状态，如图所示。撤去F后，A板将做简谐运动。为了使得撤去F后，A跳起过程中恰好能带起B板，则所加压力F的值为
A．m1g B．(m1+m2)g
C．2m1g D．2(m1+m2)g
一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m.。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷
D．x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
【参考答案】
AC 由图可知，周期T=0.2 s，从0时刻起经过0.4 s，即经过两个周期，质点a、b运动的路程均为8A=16 cm，A正确；t=0.45 s时，质点b在波峰位置，B错误；0.l~0.15 s时间内，质点b向y轴负方向运动，且位移逐渐变大，故做加速度逐渐变大的减速运动，C正确；波从a向b传播，则(n+)vT=2.5 m（n=0,1,2,…），波速v=m/s（n=0,1,2,…），波速不可能为1.2 m/s，D错误。
ACD 图（b）为质点P的振动图象，t=0.1 s时，质点P正从平衡位置向波谷沿y轴负方向运动，A正确。t=0.025 s时，质点P沿y轴正方向运动，根据上下坡法可知该波沿x轴负方向传播，t=0.025 s时质点Q沿y轴负方向运动；由图（b）可知周期T=0.2 s，经过0.25 s–0.025 s=0.225 s=2T，质点Q的位移为负的，加速度方向沿y轴正方向，B错误。由图（a）可知该波的波长为8 m，波速v=40 m/s，0.1~0.25 s时间内，该波沿x轴负方向传播了40×(0.25–0.1)m=6 m，C正确。由0.25 s–0.1 s=0.15 s=T，质点P通过的路程为3×10 cm=30 cm，D正确。质点Q简谐运动的表达式为y=–0.1sin(t+0.025)=–0.1sin(10πt+0.25π)(m)，E错误。
B 撤去F后，A做简谐运动，初始时A的位置为简谐运动的最低点，当A运动到最高点时，恰好能带起B板。撤去F前，有弹簧弹力N=F+m1g=N，撤去F后，根据牛顿第二定律，在最低点有N–m1g=m1a，在最高点有(m1+m2)g=m1a，联立解得F=(m1+m2)g，选B。
经过t=0.2 s即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐标为22 m的质点在t=0.2 s时恰好位于波峰，D正确；当质点P位于波峰时，经过了半个周期，而x坐标为17 m的质点和x坐标为1 m的质点为同相点，经过半个周期x坐标为1 m的质点恰好位于波谷，E正确。