1、专题 7 机械振动和机械波12016海南卷 物理选修 344 分（1）（4 分）下列说法正确的是_。A在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向答案：ABD解析：在同一地点，重力加速度 g 为定值，根据单摆周期公式 可知，周期的平方2LTg与摆长成正比，故选项 A 正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能
2、守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项 B 正确；根据单摆周期公式 可知，单摆的周期与质量无关，故选项 C 错误；当系统做稳定的受迫振动2LTg时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项 D 正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故选项 E 错误。2.2016北京卷 6 分 如图 1所示，弹簧振子在 M、 N 之间做简谐运动以平衡位置 O 为原点，建立 Ox 轴向右为 x 轴正方向若振子位于 N 点时开始计时，则其振动图像为( )图 1图 1答案：A 解析： 弹簧振子的初始位
3、置 N 点位于 x 轴的正向位移处选项 A 正确，选项 B、C、D 不正确3.（2016 年上海卷 20 题 4 分）甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源 M、N 两点沿 x 轴相向传播，波速为 2m/s，振幅相同；某时刻的图像如图所示。则（A）甲乙两波的起振方向相反（B）甲乙两波的频率之比为 3:2（C）再经过 3s，平衡位置在 x=7m 处的质点振动方向向下（D）再经过 3s，两波源间（不含波源）有 5 个质点位移为零答案：ABD解析：据题意，甲波向右传播，起振方向向下，乙波向左传播，起振方向向上，故选项 A正确；据图可知甲波波长为 4m，甲波周期为： ，频率 ，乙波波长为2Tsv12fH
4、z6m，周期为： ，频率为： ，故选项 B 正确；再经过 3s，甲波波谷到3Tsv13fHz达 x=7m 处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达 x=7m 处，所以该质点应该向上振动，选项 C 错误；此时除了波源还有 x=9m 处、 x=6-7m 处、 x=6m 处、 x=5-6m 处、 x=2-3m 处质点位移为零，故选项 D 正确。42016全国卷 物理选修 34某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s下列说法正确的是_A水面波是一种机械波B该水面波的频率为
5、6 HzC该水面波的波长为 3 mD水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移答案：（1）ACE 解析：水面波是一种机械波，故 A 正确；该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身上的时间间隔为 15 s，所以周期 T s s，该水面波的频率 f0.6 Hz，故 B 错误；tn 159 53该水面波的波长 vT3 m，故 C 正确；水面波没有将该同学推向岸边，只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不能说是因为波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递的过程，故 D 错误，E 正确5.2016
6、全国卷 物理选修 34一列简谐横波在介质中沿 x 轴正向传播，波长不小于 10 cm.O 和 A 是介质中平衡位置分别位于 x0 和 x5 cm 处的两个质点 t0 时开始观测，此时质点 O 的位移为 y4 cm，质点 A 处于波峰位置； t s 时，质点 O 第一次回到平衡位置， t1 s 时，质点 A 第一次回13到平衡位置求：(i)简谐波的周期、波速和波长；(ii)质点 O 的位移随时间变化的关系式答案：(i)4 s 7.5 cm/s 30 cm解析： (i)设振动周期为 T.由于质点 A 在 0 到 1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是 个周期，由此可知14T4 s 由于
7、质点 O 与 A 的距离 5 cm 小于半个波长，且波沿 x 轴正向传播， O 在 t s 时回到平13衡位置，而 A 在 t1 s 时回到平衡位置，时间相差 s两质点平衡位置的距离除以传播23时间，可得波的速度v7.5 cm/s 利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 30 cm (ii)设质点 O 的位移随时间变化的关系为y Acos (2 tT 0)将式及题给条件代入上式得4 Acos 00 Acos( 6 0)解得 0 ， A8 cm 3质点 O 的位移随时间变化的关系式为y0.08cos (国际单位制)( t2 3)或 y0.08sin (国际单位制)( t2 56)6.2016
8、全国卷 物理选修 34由波源 S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播波源振动的频率为 20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中 P、 Q 两质点位于波源 S 的两侧，且 P、 Q 和 S 的平衡位置在一条直线上，P、 Q 的平衡位置到 S 的平衡位置之间的距离分别为 15.8 m、14.6 m P、 Q 开始振动后，下列判断正确的是_A P、 Q 两质点运动的方向始终相同B P、 Q 两质点运动的方向始终相反C当 S 恰好通过平衡位置时， P、 Q 两点也正好通过平衡位置D当 S 恰好通过平衡位置向上运动时， P 在波峰E当 S 恰好通过平衡位置向下运动时， Q 在波峰答案： BDE 解
9、析：波长 vT 0.8 m， SQ14.6 m18 ，当 S 处于平衡位置向上振动时， Q 应vf 14处于波谷； SP15.8 m19 ，当 S 处于平衡位置向上振动时， P 应处于波峰；可见34P、 Q 两质点运动的方向应始终相反，A、C 错误，B、D、E 正确7.2016北京卷 下列说法正确的是( )A电磁波在真空中以光速 c 传播B在空气中传播的声波是横波C声波只能在空气中传播D光需要介质才能传播答案：A 解析： 光波属于电磁波，光波在真空中的速度也就是电磁波在真空中的速度，选项 A 正确空气中的声波是振源的振动造成空气密度的变化而产生的，它存在密部和疏部，属于纵波，选项 B 不正确声
10、波不仅仅能在空气中传播，在固体、液体中都可以传播，选项 C不正确光波属于电磁波，电磁波是通过电磁场的交替变化传递的，不需要介质，选项 D不正确82016天津卷 6 分 在均匀介质中坐标原点 O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y5sin ，它在介质中形成的简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到 x12 ( 2t)m 处，波形图像如图 1所示，则( )图 1A此后再经 6 s 该波传播到 x24 m 处B M 点在此后第 3 s 末的振动方向沿 y 轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向D此后 M 点第一次到达 y3 m 处所需时间是 2 s答案：AB 解析： 根据波源做简
11、谐运动的表达式可知，周期为 4 s，从波的图像可以看出波长为 8 m，根据波速公式可以得出，波速为 2 m/s，再经过 6 s，波向前传播了 12 m，故振动的形式传到 x24 m 处，A 正确； M 点在此时振动的方向沿 y 轴负方向，则第 3 s 末，即经过了周期，该点的振动方向沿 y 轴正方向，B 正确；波传播到 x12 m 时的起振方向为 y 轴正34方向，波源的起振方向与每个点的起振方向一致，C 错误；该时刻 M 点向 y 轴负方向振动，设经时间 t1运动到平衡位置，由 35sin ，得 t1 s，故 M 点第一次到达 y3 ( 2t1) 3790m 处所需时间为 s，D 错误374
12、59.2016四川卷 5 分 简谐横波在均匀介质中沿直线传播， P、 Q 是传播方向上相距 10 m的两质点，波先传到 P，当波传到 Q 时开始计时， P、 Q 两质点的振动图像如图 1所示则( )图 1A质点 Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向B该波从 P 传到 Q 的时间可能为 7 sC该波的传播速度可能为 2 m/sD该波的波长可能为 6 m答案：AD 解析： 读图可知，质点 P 的振动图像为虚线，质点 Q 的振动图像为实线从 0 时刻开始，质点 Q 的起振方向沿 y 轴正方向，A 选项正确由题可知，简谐横波的传播方向从 P 到 Q，由图可知，周期 T6 s，质点 Q 的振动图像向左平移 4 s 后与 P 点的振动图像重合，意味着 Q 比 P 的振动滞后了 4 s，即 P 传到 Q 的时间 t 可能为 4 s，同时由周期性可知，从 P传到 Q 的时间 t 为(4 nT)s， n0，1，2，即 t4 s，10 s，16 s，所以 B选项错误由 v ，考虑到简谐波的周期性，当 t4 s，10 s，16 s，时，速度 v x t可能为 2.5 m/s，1 m/s，0.625 m/s，C 选项错误同理，考虑周期性，由 vT 可得，波长可能为 15 m，6 m，3.75 m，D 选项正确
