高考物理选修34振动和波光学试题分类解析.docx
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高考物理选修34振动和波光学试题分类解析
2015年高考物理选修3-4-振动和波、光学试题分类解析
2015年高考物理真题分类汇编:
机械振动和机械波
(2015新课标I-34
(2))【物理—选修3-4】(10分)甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿轴正向和负向传播,波速均为25m/s,两列波在t=0时的波形曲线如图所示,求
(i)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标
(ii)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间
【答案】(i)X=(50+300n)cmn=0,1,2••••••
(ii)t=0.1s
【考点】横波的图像;波速、波长和频率(周期)的关系
【解析】(i)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm,两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm。
从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为:
λ1=50cm,λ2=60cm•••••••○1(2分)
甲、乙两列波波峰的x坐标分别为:
X1=50+k1λ1,k1=0,1,2••••••○2(1分)
X2=50+k2λ2,k2=0,1,2••••••○3(1分)
由○1○2○3式得,介质中偏离平衡位置为16cm的所有质点的x坐标为:
X=(50+300n)cmn=0,1,2••••••○4(2分)
(ii)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm,t=0时,两列波谷间的x坐标之差为:
Δx/=[50+(2m2+1)]••••••○5(1分)
式中m1和m2均为整数,将○1代入○5式得:
Δx/=10(6m2–5m1)+5•••••••○6
由于m1和m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为:
Δx/=5cm••••••○7(1分)
从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为:
t=•••••••○8(1分)
代入数值得:
t=0.1s••••••○9(1分)
【2015新课标II-34】
(2)(10分)平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与Q的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间,已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。
当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置,求:
(ⅰ)P、Q之间的距离[来源:
学科网ZXXK]
(ⅱ)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过路程。
【答案】
(1)133cm;
(2)125cm
考点:
波的传播
【2015重庆-11
(2)】(6分)题11图2为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图,质点P的振动周期为0.4s.求该波的波速并判断P点此时的振动方向。
【答案】;P点沿y轴正向振动
考点:
本题考查横波的性质、机械振动与机械波的关系。
(2015四川-2).平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两个小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。
这列水面波
A.频率是30HzB.波长是3mC.波速是1m/sD.周期是0.1s
【答案】C
考点:
对机械波、机械振动特点和规律的理解与应用。
【2015山东-38
(1)】.【物理-物理3-4】
如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。
以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。
t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。
取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断正确的是______(双选,填正确答案标号)
a.h=1.7mb.简谐运动的周期是0.8s
c.0.6s内物块运动的路程是0.2md.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
【答案】ab
考点:
简谐振动.
【2015福建-16】16.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。
若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四副波形中质点a最早到达波谷的是()
【答案】:
D
【2015北京-15】.周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波()
A.沿x轴正方向传播,波速v=20m/s
B.沿x轴正方向传播,波速v=10m/s
C.沿x轴负方向传播,波速v=20m/s
D.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s
【答案】B
【难度】★
【考点】机械振动与机械波
【解析】机械振动与机械波为每年必考题目,难度都不大。
根据机械波的速度公
式,由图可知波长为20m,再结合周期为2s,可以得出波速为10m/s。
应用“同侧法”等方法判断波沿x轴正方向传播。
因此答案为B。
【2015北京-21
(2)】用单摆测定重力加速度的实验如图2所示。
①组装单摆时,应在下列器材中选用(选填选项前的字母)。
A.长度为1m左右的细线
B.长度为30cm左右的细线
C.直径为1.8cm的塑料球
D.直径为1.8cm的铁球
②测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t。
则重力加速度g=(用L,n,t表示)
③下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次123
摆长L/cm80.0090.00100.00
50次全振动时间t/s90.095.5100.5
振动周期T/s1.801.91
重力加速度g/(m•s-2)9.749.73
请计算出第3组实验中的T=s,g=m/s2
④用多组实验数据做出T2-L图像,也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图3中的a,b,c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。
则相对于图线b,下列分析正确的是(选填选项前的字母)()
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
⑤某同学在家里测重力加速度。
他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图4所示,由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得选点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。
保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。
实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2,由此可得重力加速度g=(用l1、l2、T1、T2表示)
【答案】
①AD
②
③2.01,9.76
④B
⑤
【难度】★★
【考点】单摆测重力加速度
【解析】
①单摆要求摆线尽量长,摆球尽量选择较重较小的单摆。
所以选择AD;
②利用单摆公式计算可得结果;
③T=t/50,利用单摆周期公式计算得出结果;
④由公式,c图像斜率偏小可知周期偏小或者摆长偏大,故选B;
⑤可以得出结果为
【2015江苏-12】B、【选修3-4】(12分)
(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_________
A.波速变大B.波速不变C.频率变高D.频率不变
(2)用的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s,则该超声波在结石中的波长时胆汁中的______倍。
用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短,遇到结石时_______(选填“容易”或者“不容易”)发生衍射
【2015海南-14】14如图,位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成,圆弧半径Oa水平,b点为抛物线顶点。
已知h=2m,,s=。
取重力加速度大小。
(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;
(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小。
【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1)一小环套在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,则说明下落到b点时的速度,使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合,故有①,②,
从ab滑落过程中,根据动能定理可得③,联立三式可得
(2)下滑过程中,初速度为零,只有重力做功,根据动能定理可得④
因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于
(1)问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等,设为,则根据平抛运动规律可知⑤,
根据运动的合成与分解可得⑥
联立①②④⑤⑥可得
【2015海南-16】16、模块3-4试题。
(1)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(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得3分,选3个得4分;每选错1个扣2分,最低得分为0分)。
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
【答案】BDE
【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,则,解得
从图像中可知,所以根据公式,故A错误;根据公式可得波的频率为1.25Hz,B正确;x坐标为15m的质点和x坐标为3m的质点相隔12m,为波长的整数倍,即两质点为同相点,而x坐标为3m的质点经过t=0.2s即四分之一周期振动到平衡位置,所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时振动到平衡位置,C错误;x的坐标为22m的质点和x的坐标为2m的质点为同相点,x的坐标为2m的质点经过t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰,故x的坐标为22m的质点在t=0.2s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17m的质点和x坐标为1m的质点为同相点,经过半个周期x坐标为1m的质点恰好位于波
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