l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)(1)简谐运动的公式和图象;(2)单摆、周期公式;(3)受迫振动和共振等;(4)机械波、横波和纵波;(5)波速、波长和频率(周期)的关系;(6)波的干涉和衍射现象、多普勒效应等。
l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)例1.(2020∙山东卷∙4)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播,已知x=54λ处质点的振动方程为y=Acos(2πTt),则t=34T时刻的波形图正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】D
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】根据题意可知,t=34T时,在x=λ+14λ处的质点处于y=Acos(2πT∙34T)=0,即此时质点位于平衡位置;下一时刻,该质点向上运动,原理平衡位置,根据题意,横波沿x轴负方向传播,根据同侧法判断可知,ABC错误,D正确。
l0M物理好资源网(原物理ok网)【点睛】本题考查波动图像及振动方程的应用,注意波动图像与振动图像的区别。
l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)1.(多选)物体A做简谐运动的振动方程是xA=3sin100t (m),物体B做简谐运动的振动方程是xB=5sin100t (m)。比较A、B的运动,下列说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网)A.振幅是矢量,A的振幅是6 m,B的振幅是10 m
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.周期是标量,A、B周期相等,都为100 s
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.A振动的频率fA等于B振动的频率fB
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.A、B的周期都为6.28×10-2 s
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】CD
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】振幅是标量,A、B的振幅分别是3 m、5 m,A项错;A、B的周期均为T=2πω=2π100 s=6.28×10-2 s,B项错,C、D项对。
l0M物理好资源网(原物理ok网)2.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示,下列描述正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.t=1 s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.t=2 s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.t=3 s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.t=4 s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】A
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】在t=1 s和t=3 s时,振子偏离平衡位置最远,速度为零,回复力最大,加速度最大,方向指向平衡位置,A项正确,C项错误;在t=2 s和t=4 s时,振子位于平衡位置,速度最大,回复力和加速度均为零,B、D项错误。
l0M物理好资源网(原物理ok网)3.(多选)一列沿x轴传播的简谐波,波速为4 m/s,某时刻的波形图象如图所示。此时x=8 m处的质点具有正向最大速度,则再过4.5 s( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.x=4 m处质点具有正向最大加速度
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.x=2 m处质点具有负向最大速度
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.x=0处质点一定有负向最大加速度
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.x=6 m处质点通过的路程为20 cm
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】ABC
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】据题意,图示时刻x=8 m处的质点具有正向最大速度,质点正经过平衡位置向上,则波向x轴负方向传播。则该波的周期T=λv=84 s=2 s因为n=tT=4.52=214T,可知:图示时刻x=4 m处质点速度向下,再经过4.5 s,处于波谷,位移为负向最大,则具有正向最大加速度,故A项正确;图示时刻x=2 m处质点位于波峰,再经过4.5 s,处于平衡位置向下,具有负向最大速度,故B项正确;图示时刻x=0处质点速度向上,再经过4.5 s,处于波峰位置,具有负向最大加速度,故C项正确;再经过4.5 s,x=6 m处,质点处于平衡位置,通过的路程为2×4×A+A=18 cm,故D项错误。
l0M物理好资源网(原物理ok网)4.(多选)如图所示是一列简谐波在t=0时的波形图象,波速为v=10 m/s,此时波恰好传到I点,下列说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A. 此列波的周期为T=0.4 s
l0M物理好资源网(原物理ok网)B. 质点B、F在振动过程中位移总是相等
l0M物理好资源网(原物理ok网)C. 质点I的起振方向沿y轴负方向
l0M物理好资源网(原物理ok网)D. 当t=5.1 s时,x=10 m的质点处于平衡位置处
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】ABC
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】由波形图可知,波长λ=4 m,则T=λv=410 s=0.4 s,故A项正确;质点B、F之间的距离正好是一个波长,振动情况完全相同,所以质点B、F在振动过程中位移总是相等,故B项正确;由图可知,I刚开始振动时的方向沿y轴负方向,故C项正确;波传到x=10 m的质点的时间t′=xv=1010 s=1 s,t=5.1 s时,x=10 m的质点已经振动4.1 s=1014 T,所以此处处于波谷处,故D项错误;故选ABC。
l0M物理好资源网(原物理ok网)5.一个在y方向上做简谐运动的物体,其振动图象如图甲所示。下列关于图乙(1)~(4)的判断正确的是(选项中v、F、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.图(1)可作为该物体的v-t图象
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.图(2)可作为该物体的F-t图象
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.图(3)可作为该物体的F-t图象
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.图(4)可作为该物体的a-t图象
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】C
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】采用排除法,由y—t图象知t=0时刻,物体通过平衡位置,速度沿y轴正方向,此时速度达到最大值,加速度为0,故ABD项错,C项对。
l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)6.(多选)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x随时间t变化的关系为x=Asin ωt,振动图象如图所示,下列说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.简谐运动的角速度是π4 rad/s
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.第3 s末振子的位移大小为22A
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向发生变化
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】ABC
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】由振动图象可知,弹簧在第1 s末与第3 s末的位移相同,弹簧长度相同,A项正确;由振动图象可知,振动周期为8 s,简谐运动的角速度是ω=2πT=π4 rad/s,B项正确;第3 s末振子的位移大小为x=Asinωt=Asin(π4•3)=22A,C项正确;从第3 s末到第5 s末,振子的速度方向不发生变化,D项错误。
l0M物理好资源网(原物理ok网)7.(多选)如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段,小球B静止在圆弧轨道的最低点O处,另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下,经时间t与B发生正碰。碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道。当两球第二次相碰时( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.相间隔的时间为4t
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.相间隔的时间为2t
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.将仍在O处相碰
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.可能在O点以外的其他地方相碰
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】BC
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】小球在圆弧上滚动过程中,其受力情况与摆长等于圆弧轨道半径(严格地讲,摆长应等于圆弧轨道半径与小球半径之差)的单摆的受力情况相同,因此其运动情况与单摆的运动情况应相同,即以O点为平衡位置做机械振动。又题设条件中圆弧轨道半径“很大”,圆弧长度为“一小段”,这就暗示在小球的整个摆动过程中,最大位移对应的圆心角很小,因此,小球的振动可视为简谐运动。由单摆振动周期公式T=2πlg(此处l即为圆弧轨道半径)知,两球周期相同,碰撞后应同时回到平衡位置,即只能在平衡位置处相碰。又由振动的周期性知,两次相碰的间隔时间为2t,综上讨论可知,正确选项为BC项。
l0M物理好资源网(原物理ok网)8.如图所示为在同一绳上相向传播的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图,其中a、b、c是甲波上的三个点。下列说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.这两列波相遇时能发生干涉现象
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.质点a 比质点b先回到平衡位置
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.若v甲=20 m/s,再经t=0.3 s,质点c运动的路程是0.3 m
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】D
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】波速是由介质决定的,两列波在同一介质中传播,波速相同,根据f=vλ可知,波长不同,频率不同,故不会发生稳定干涉,A、B项错误;根据走坡法,a质点向上振动,b质点向下振动,所以b比a先到达平衡位置,C项错误;波速由介质决定,所以v甲=v乙=20 m/s。0.3 s时乙波刚好传到质点c的位置,则在0.3 s时间内质点c是由甲波引起的,质点c运动的路程s=tT×4A,甲波的周期T=λv甲=820 s=0.4 s,解得s=0.3 m,故D项正确。
l0M物理好资源网(原物理ok网)9.(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3 m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s。下列说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.波速为4 m/s
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.波的频率为1.25 Hz
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.x坐标为15 m的质点在t=0.6 s时恰好位于波谷
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.x坐标为22 m的质点在t=0.2 s时恰好位于波峰
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】BD
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s,可知振动周期T=0.8 s,频率f=1T=1.25 Hz,B项正确;从题图中可以看出波长λ=4 m,根据v=λf得v=5 m/s,A项错误;由于波在传播过程中具有空间周期性,x坐标为15 m处的质点运动规律与x=3 m处相同,从t=0时刻经过0.6 s,即经历34周期,质点应位于平衡位置,C项错误;用同样的方法可判断出D正确。
l0M物理好资源网(原物理ok网)10.如图所示,一单摆悬于O点,摆长为L,若在O点的正下方的O′点钉一个光滑钉子,使OO′=L2,将单摆拉至A处释放,小球将在A、B、C间来回振动,若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°,则此摆的周期是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.2πLg B.2πL2g
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.2π Lg+ L2g D.π Lg+ L2g
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】D
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】根据T=2πLg,该单摆有12周期摆长为L,12周期摆长为12L,故T=πLg+πL2g=πLg+ L2g,故D项正确。
l0M物理好资源网(原物理ok网)11.(多选)如图所示为两个弹簧振子的振动图象。下面的说法正确的是( )
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)A.甲的振动能量是乙的2倍
l0M物理好资源网(原物理ok网)B.甲的振动频率是乙的2倍
l0M物理好资源网(原物理ok网)C.乙的振动周期是甲的2倍
l0M物理好资源网(原物理ok网)D.甲、乙的位移不可能同时达到正向最大值
l0M物理好资源网(原物理ok网)【答案】BCD
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】根据振动的能量公式E=12kA2,由于两振子的劲度系数不确定,故不能比较两振子的能量关系,A项错误;由图象可知,乙的周期是甲周期的2倍,则甲的振动频率是乙的2倍,B、C项正确;因乙的周期是甲周期的2倍,则甲、乙的位移不可能同时达到正向最大值,D项正确。
l0M物理好资源网(原物理ok网)12.弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2 s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.5 s时,振子速度第二次变为-v。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(1)求弹簧振子振动周期T。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(2)若B、C之间的距离为25 cm,求振子在4.0 s内通过的路程。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(3)若B、C之间的距离为25 cm,从平衡位置计时,写出弹簧振子位移表达式,并画出弹簧振子的振动图象。
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示,由对称性可得
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)T=0.22+0.5-0.22×4 s=1.0 s。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(2)若B、C之间距离为25 cm,则振幅A=12×25 cm=12.5 cm
l0M物理好资源网(原物理ok网)振子4.0 s内通过的路程s=4T×4×12.5 cm=200 cm。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(3)根据x=Asinωt,A=12.5 cm,ω=2πT=2π
l0M物理好资源网(原物理ok网)得x=12.5sin2πt (cm)。振动图象为
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)13.在某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播,零时刻刚好传到A点,且再经过0.6 s,P点也开始起振,求:
l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)(1)该列波的周期T。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(2)从t=0时起到P点第一次达到波峰时止,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?
l0M物理好资源网(原物理ok网)【解析】(1)由图象可知:波长λ=2 m,振幅A=2 cm
l0M物理好资源网(原物理ok网)波速v=ΔxΔt1=60.6 m/s=10 m/s
l0M物理好资源网(原物理ok网)由v=λT可解得,周期T=λv=0.2 s。
l0M物理好资源网(原物理ok网)(2)波向右传播,所有质点的起振方向向下。
l0M物理好资源网(原物理ok网)由t=0至P点第一次到达波峰止,经历的时间
l0M物理好资源网(原物理ok网)Δt2=Δt1+34T=154T
l0M物理好资源网(原物理ok网)t=0时O点在平衡位置向上振动,故经Δt2时间,O点运动到波谷,即相对于平衡位置的位移y0=-2 cm=-0.02 m
l0M物理好资源网(原物理ok网)质点O每T4通过的路程为一个振幅,经Δt2时间,质点O通过的路程
l0M物理好资源网(原物理ok网)s0=15A=30 cm=0.3 m。
l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网) l0M物理好资源网(原物理ok网)l0M物理好资源网(原物理ok网)
发表评论