考点16 机械振动和机械波-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

考点16　机械振动和机械波 1．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻，波刚传到x1＝5 m的质点P处，波形图如图所示，已知质点P连续两次过平衡位置的时间间隔为0.2 s，质点Q位于x2＝6 m处。下列说法正确的是(　　) A．此列波的传播速度是10 m/s B．t＝0.1 s时质点P运动到Q的位置 C．t＝0.2 s时质点Q第一次到达波谷位置 D．当质点Q第一次到达波谷位置时，质点P通过的路程为20 cm [答案]　AD [解析]　质点P连续两次过平衡位置的时间间隔为0.2 s，则有T＝0.2 s，解得T＝0.4 s，由图像可知波长为λ＝4 m/s，则波的传播速度为v＝＝ m/s＝10 m/s，故A正确；在波的传播过程中，质点不随波迁移，质点P在平衡位置附近上下振动，不会运动到Q的位置，故B错误；t＝0时刻，波传播到P点，传播到Q点的时间为t＝＝ s＝0.1 s，t＝0.1 s时，质点Q在平衡位置开始向上振动，t＝0.2 s时，振动了T，质点Q第一次到达波峰位置，故C错误；当质点Q从开始振动到第一次到达波谷位置，经过的时间为T＝0.3 s，质点P振动的时间为一个周期，通过的路程为4A＝20 cm，故D正确。 2．(多选)甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示，则可知(　　) A．两弹簧振子完全相同 B．两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1 C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大 D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2 [答案]　CD [解析]　从图像中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，则频率之比f甲∶f乙＝1∶2，选项D正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，选项A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1，选项B错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图像中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，速度为零，振子乙恰好到达平衡位置，速度最大，选项C正确。 3．(多选)如图所示，长为L的细线一端系于O点，另一端系一小球，在O点正下方P点有一钉子。现将小球拉至A点由静止释放，小球摆至最低点B后继续向右摆至最高点C。整个过程中，小球摆角始终小于5°。下列说法正确的是(　　) A．小球在C点时回复力最大 B．小球在B点时合力为零 C．小球从A摆至B点时合力突然变大 D．小球从A点摆至B点的时间等于从B点摆至C点的时间 [答案]　AC [解析]　小球在运动过程中只有重力做功，小球的机械能守恒，由机械能守恒定律知，A、C两点高度相同，小球的回复力为重力沿切线方向的分力，设轻绳与竖直方向的夹角为θ，则小球的回复力F＝mgsin θ，θC＞θA，故小球在C点时回复力最大，选项A正确；小球在B点时回复力为零，速度最大，小球受的合力F合＝m，故小球在B点时合力不为零，选项B错误；小球摆至B点时绕P点做圆周运动，此时小球的线速度不变，半径变小，由小球受的合力F合＝m知，小球受的合力突然变大，选项C正确；小球做简谐运动，从A点摆到B点的时间t1＝T1＝，从B点摆到C点的时间t2＝T2＝，因为L＞L′，所以t1＞t2，选项D错误。 4．(多选)如图所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B、C两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹。已知弹簧的劲度系数为k＝10 N/m，振子的质量为0.5 kg，白纸移动速度为2 m/s，弹簧弹性势能的表达式Ep＝ky2，不计一切摩擦。在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法正确的是(　　) A．该弹簧振子的振幅为1 m B．该弹簧振子的周期为1 s C．该弹簧振子的最大加速度为10 m/s2 D．该弹簧振子的最大速度为2 m/s [答案]　BC [解析]　弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为A＝0.5 m，选项A错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x＝2 m，振动一个周期，所以弹簧振子的周期为T＝＝1 s，选项B正确；该弹簧振子所受最大回复力F＝kA＝10×0.5 N＝5 N，最大加速度为a＝＝10 m/s2，选项C正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为Ep＝ky2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由mv＝kA2可得该弹簧振子的最大速度为vm＝A＝5 m/s，选项D错误。 5．(多选)图甲为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2 m的质点，下列说法正确的是(　　) A．波速为0.5 m/s B．波的传播方向向右 C．0～2 s时间内，P运动的路程为8 cm