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机械波和机械振动有什么关系

更新时间:2024-10-13

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资源介绍

1、机械振动是产生机械波的前提(或条件)。因为机械波的产生需要振源振动和传播介质两个条件。这“振源”就是物体的机械振动。机械波就是振源的振动带动其附近质点的振动,进而带动更远质点的振动,从而形成波。机械波就是振源振动形式的传播,也是信息和能量的传播(因为振动之中就含有这两者)。
2、机械振动不一定能产生机械波(还要有介质),但机械波一定是由机械振动产生的。nPp物理好资源网(原物理ok网)

机械波的详细讲解


【历届相关试题分析】nPp物理好资源网(原物理ok网)


一、机械振动nPp物理好资源网(原物理ok网)


1.(1998年全国高考)图7—1中两单摆摆长相同,平衡时两单摆刚好接触.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mA、mB分别表示摆球A、B的质量,则nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—1nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.如果mA>mB,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧nPp物理好资源网(原物理ok网)


B.如果mA<mB,下一次碰撞将发生在平衡位置左侧nPp物理好资源网(原物理ok网)


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nPp物理好资源网(原物理ok网)


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nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 碰后两球均做简谐运动,其周期相同,与球的质量无关,下次碰撞一定还在平衡位置.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 CDnPp物理好资源网(原物理ok网)


2.(2000年春季高考)已知在单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次全振动,两摆长之差为1.6 m.则两单摆摆长la与lb分别为nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.la=2.5 m,lb=0.9 m B.la=0.9 m,lb=2.5 mnPp物理好资源网(原物理ok网)


C.la=2.4 m,lb=4.0 m D.la=4.0 m,lb=2.4 mnPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 由T=,故Ta∶Tb=Nb∶Na=6∶10=3∶5,T=2π∝,即l∝T2,nPp物理好资源网(原物理ok网)


得la∶lb=9∶25.由题意lb-la=1.6 m可得la=0.9 m,lb=2.5 mnPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 BnPp物理好资源网(原物理ok网)


3.(2001年全国高考)细长轻绳下端拴一小球构成单摆,在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子A,如图7—2所示.现将单摆向左拉开一个小角度,然后无初速地释放.对于以后的运动,下列说法中正确的是nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—2nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小nPp物理好资源网(原物理ok网)


B.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等nPp物理好资源网(原物理ok网)


D.摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 碰到钉子后,摆长变短,周期变小.由机械能守恒,左、右两侧最高点在同一水平面上.摆球做圆周运动,两次圆心分别为悬点和钉子,如下图:nPp物理好资源网(原物理ok网)


θ=2∠O′OP,但∠O′OP<∠O′OP′,nPp物理好资源网(原物理ok网)


又s=r·α,r′=,α′=θ,nPp物理好资源网(原物理ok网)


α=∠O′OP′,故α′<2α,故s′<s.nPp物理好资源网(原物理ok网)



【答案】 ABnPp物理好资源网(原物理ok网)


4.(2002年广东、广西、河南高考)有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度.已知该单摆在海平面处的周期是T0.当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为T.求该气球此时离海平面的高度h.把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 根据单摆周期公式,有nPp物理好资源网(原物理ok网)


T0=2π,T=2π.nPp物理好资源网(原物理ok网)


其中l是单摆长度,g0和g分别是两地点的重力加速度.根据万有引力公式,得nPp物理好资源网(原物理ok网)


g0=,g=.nPp物理好资源网(原物理ok网)


其中G是引力常量,M是地球质量.由以上各式解得nPp物理好资源网(原物理ok网)


h=()R.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 ()RnPp物理好资源网(原物理ok网)



二、机械波nPp物理好资源网(原物理ok网)


5.(1998年全国高考)一简谐横波在x轴上传播,在某时刻的波形如图7—3所示.已知此时质点F的运动方向向下,则nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—3nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.此波朝x轴负方向传播nPp物理好资源网(原物理ok网)


B.质点D此时向下运动nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.质点B将比质点C先回到平衡位置nPp物理好资源网(原物理ok网)


D.质点E的振幅为零nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 由F振动方向判断波左传,由波的传播方向判断此时D向下振动,B向上振动,故C比B先回到平衡位置,各质点振幅相同,振幅不同于位移.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 ABnPp物理好资源网(原物理ok网)


6.(2003年春季高考)图7—4表示一简谐横波波源的振动图象.根据图象可确定该波的nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—4nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.波长,波速 B.周期,波速nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.波长,振幅 D.周期,振幅nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 DnPp物理好资源网(原物理ok网)


7.(2002年广东、广西、河南高考)一列在竖直方向振动的简谐横波,波长为λ,沿正x方向传播,某一时刻,在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中,任取相邻的两点P1、P2,已知P1的x坐标小于P2的x坐标. nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.若<,则P1向下运动,P2向上运动nPp物理好资源网(原物理ok网)


B.若<,则P1向上运动,P2向下运动nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.若>,则P1向上运动,P2向下运动nPp物理好资源网(原物理ok网)


D.若>,则P1向下运动,P2向上运动nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 从下图中不难看出,若<,则P1向下运动,P2向上运动.若>,P1向上运动,P2向下运动.nPp物理好资源网(原物理ok网)



【答案】 ACnPp物理好资源网(原物理ok网)


8.(2001年全国高考)如图7—5所示,在平面xy内有一沿水平轴x正向传播的简谐横波,波速为3.0 m/s,频率为2.5 Hz,振幅为8.0×10-2 m.已知t=0时刻P点质元的位移为y=4.0×10-2m,速度沿y轴正向.Q点在P点右方9.0×10-1m处,对于Q点的质元来说nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—5nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.在t=0时,位移为y=-4.0×10-2mnPp物理好资源网(原物理ok网)


B.在t=0时,速度沿y轴负方向nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.在t=0.1 s时,位移为y=-4.0×10-2mnPp物理好资源网(原物理ok网)


D.在t=0.1 s时,速度沿y轴正方向nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 由v=λf知λ=1.2 m,T==0.4 s,作出t=0时刻的波形如下图:由图可知Q向下振动,位移为正值.现找一点P′(位移为-4.0×10-2m)为参考,P′向下振动,再过t=0.1 s,P′点振动形式刚好传给Q.nPp物理好资源网(原物理ok网)



【答案】 BCnPp物理好资源网(原物理ok网)


9.(1999年全国高考)如图7—6所示的图a中有一条均匀的绳,1、2、3、4…是绳上一系列等间隔的点.现有一列简谐横波沿此绳传播.某时刻,绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图b所示(其他点的运动情况未画出),其中点12的位移为零,向上运动,点9的位移达到最大值.试在图c中画出再经过T时点3、4、5、6的位置和速度方向,其他点不必画.(图c的横、纵坐标与图a、b完全相同)nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—6nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 t=0时刻质点3处于波谷,质点6处平衡位置向下振动,故t=T时,质点3处于平衡位置向下振动,质点6处于波峰,可作图.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 nPp物理好资源网(原物理ok网)



10.(2001年上海高考)如图7—7所示,有四列简谐波同时沿x轴正方向传播,波速分别是v、2v、3v和4v,a、b是x轴上所给定的两点,且ab=l.在t时刻a、b两点间四列波的波形分别如图7—7所示,则由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图______;频率由高到低的先后顺序依次是图______.nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—7nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 现分别考查各图.对A图:λ1=l,v=λ1f1,f1=,a出现波峰时刻t1==. nPp物理好资源网(原物理ok网)


对B图:λ2=,f2=,t2=.nPp物理好资源网(原物理ok网)


对C图:λ3=2l,f3=,t3==.nPp物理好资源网(原物理ok网)


对D图:λ4=,t4=.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 BDCA;DBCAnPp物理好资源网(原物理ok网)



三、波的干涉、衍射nPp物理好资源网(原物理ok网)


11.(1998年上海高考)如图7—8是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长.则波经过孔之后的传播情况,下列描述中正确的是nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—8nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.此时能明显观察到波的衍射现象nPp物理好资源网(原物理ok网)


B.挡板前后波纹间距离相等nPp物理好资源网(原物理ok网)


C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象nPp物理好资源网(原物理ok网)


D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显观察到衍射现象nPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 从图可看出,波长和孔的尺寸差不多,此时衍射现象明显.将孔增大或使波源频率增大(波长减小)都将使衍射现象不明显.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 ABCnPp物理好资源网(原物理ok网)


12.(2002年上海高考)如图7—9所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源,振幅为A,a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc.某时刻a是两列波的波峰相遇点,c是两列波的波谷相遇点,则nPp物理好资源网(原物理ok网)



图7—9nPp物理好资源网(原物理ok网)


A.a处质点的位移始终为2AnPp物理好资源网(原物理ok网)


B.c处质点的位移始终为-2AnPp物理好资源网(原物理ok网)


C.b处质点的振幅为2AnPp物理好资源网(原物理ok网)


D.c处质点的振幅为2AnPp物理好资源网(原物理ok网)


【解析】 根据题目条件知,a、b、c所在的中垂线为振动加强区域,直线上各点的振幅均为2A,但这些质点都在振动,位移不断变化.nPp物理好资源网(原物理ok网)


【答案】 CDnPp物理好资源网(原物理ok网)


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