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首页高考知识点物理知识点13.机械振动与机械波机械振动的基本概念与规律

高考物理知识点

机械振动的基本概念与规律

绩优堂高考知识点机械振动的基本概念与规律

考点

机械振动的基本概念与规律机械波的形成与传播机械振动、机械波综合问题波的干涉和衍射、多普勒效应

共计25道相关试题精选知识点题

【正确答案】
(1)< (3分)<(2分)

(2)(10分)

解:(i)光路图如图所示,图中 点为光线在 边发生反射的入射点.

设光线在 点的入射角为 、折射角为 ,在  点的入射角为 、折射角依题意也为  ,有

    ①

由折射定律有

   ②

  ③

由②③式得

  ④

为过 点的法线, 为直角,  //  .由几何关系有

  ⑤

由反射定律可知

  ⑥

联立④⑤⑥式得

  ⑦

由几何关系得

   ⑧

联立①②⑧式得

  ⑨

(ii)设在 点的入射角为 ,由几何关系得

  ⑩

此三棱镜的全反射临界角满足

    ?

由⑨⑩?式得

   ?

此光线在  点发生全反射,三棱镜的 边没有光线透出.

【命题立意】

(1)本题考查禅簧振子的简谐运动.难度较小.(2)本题考查光的折射定律.难度较小.

【解题思路】

(1)  脱开后与  分离,振子的总机械能减小,则振幅减小,即  ;振子的质量减小,周期减小,即

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.在干涉现象中,振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
  • B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关
  • C.变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场
  • D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
  • E.地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些
【正确答案】
BCE
【答案详解】

干涉现象中,振动加强点的位移时刻发生变化,某一瞬间可能为 ,所以A错误。受迫振动的周期与驱动力的周期相等,与单摆摆长无关,B正确。由麦克斯韦电磁场理论知,C正确。镜头前加偏振片,是为了消除玻璃的反射光,D错误。由狭义相对论尺缩原理 可知高速飞行的火箭长度变短,E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
  • B.火车鸣笛向我们驶来时,我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
  • C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
  • D.地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
  • E.光从水中射入玻璃中,发现光线偏向法线,则光在玻璃中的传播速度一定小于在水中的传播速度
【正确答案】
BDE
【答案详解】

据单摆周期公式 可知,摆钟偏快即周期偏小时,应增大摆长进行校准,故A错。据多普勒效应可知,当火车鸣笛靠近我们时,听到的笛声频率将比声源发声的频率高,故B对。拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加装偏振片是为了减少反射光的影响,故C错。据长度的相对性可知,D对。光从水中射入玻璃,发现光偏向法线,可知光由光疏介质射向光密介质,折射率增大,传播速度变小,故E对。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.做简谐运动的物体,其振动能量与振幅无关
  • B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
  • C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关
  • D.医学上用激光做“光刀”来进行手术,主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
  • E.机械波和电磁波都可以在真空中传播
【正确答案】
BCD
【答案详解】

做简谐运动的物体的振幅由振动能量决定,所以A项错。全息照相利用了光的干涉原理,B项正确。根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理,可知C项正确。因为激光具有亮度高,能量大的特点,医学上用其做“光刀”来进行手术,所以D项正确。因为机械波传播时需要介质,所以它不能在真空中传播,E项错误。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.光导纤维有很多的用途,它由内芯和外套两层组成,外套的折射率比内芯的要大
  • B.做简谐运动的物体,当物体的位移为负值时,速度一定为正值,加速度一定为正值
  • C.在狭义相对论中,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源、观察者间的相对运动没有关系
  • D.在无线电波的接收中,使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐
【正确答案】
CD
【答案详解】

 光导纤维利用的是全反射现象,内芯的折射率比外套的大,A项错误。做简谐运动的物体的位移与加速度方向一定相反,但与速度方向可能相同,也可能相反,B错误。C项为狭义相对论中的光速不变原理,所以C正确。在无线电波中有发射和接收两部分,发射中有调制,接收中有调谐,所以D项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
ABE
【答案详解】

由题可知, ,周期 ,波长 ,由 得波速 ,则可判断E项正确;当 时,波源 已振动了 个周期,此时 位于 轴上方向上振动, 点与 点之间相距半个波长,可判断 点位于 轴下方,A项正确; 点已经振动了一段时间, 点与 点间距 个波长,两点振动情况完全一样,则B项正确; 点与 点间距 个波长,两点的振动情况完全一样,此时, 点已经离开平衡位置向上振动, 点也一样,则 点的速度不是最大,C项错误; 点与 点间距为 波长, 时, 点刚离开平衡位置向上振动,则 点应向下振动,则D项错误。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.质点 的振动周期为 ,速度的最大值为
  • B.若某时刻质点 的速度方向沿 轴负方向,则该时刻波源速度方向沿 轴正方向
  • C.质点 开始振动的方向沿 轴正方向
  • D.若某时刻波源在波峰,则质点 一定在波谷
  • E.若某时刻波源在波谷,则质点 一定在波谷
【正确答案】
BCD
【答案详解】

 根据题述所给条件,不能确定质点振动速度的最大值,A错。 相距   ,知质点 相距半波长的奇数倍,则两处质点振动步调相反,则B、D正确,E错误。任何质点的起振方向与波源的初始振动方向一致,C正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.此列波的波长为
  • B.此列波的频率为
  • C.此列波的波速为
  • D.此列波沿 轴正方向传播
  • E.此刻 点的振动方向向下
【正确答案】
CDE 
【答案详解】

由题可判断,波长 ,周期 ,则可得 ,因 起振时间延迟,则波的传播方向沿 轴正方向,则A、B错误,C、D正确;对 质点利用同侧法可判断质点振动方向向下,E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
(18分)(1)质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞前后的动量变化为              .若小球与地面的作用时间为0.2s,则小球受到地面的平均作用力大小为          

(2)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.

①他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示.这样做的目的是          (填字母代号).

A.保证摆动过程中摆长不变

B.可使周期测量得更加准确

C.需要改变摆长时便于调节

D.保证摆球在同一竖直平面内摆动

②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端L=0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示.则该摆球的直径为       mm,单摆摆长为         m.

③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A,B,C均为30次全振动的图象,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是           (填字母代号).

                

A                                      B

              

C                                 D

(3)某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表 来校对待测电流表 的满偏电流和测定 内阻的电路,如图所示.已知 的量程略大于的量程,图中为滑动变阻器, 为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.

①实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为__________________(填步骤的字母代号)

A.  合上开关

B.  分别将 的阻值调至最大

C.  记下 的最终读数

D.  反复调节 的阻值,使 的示数仍为 ,使 的指针偏转到满刻度的一半,此时 的最终读数为

E.  合上开关

F.  调节 使 的指针偏转到满刻度,此时 的示数为 ,记下此时 的示数

②仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的 内阻的测量值与真实值相比_______(填"偏大"、"偏小"或"相等")

③若要将 的量程扩大为 ,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在 上并联的分流电阻 的表达式 =             .

【正确答案】
(1)2 12

(2)①AC

②12.0 0.9930

③A

(3)①BEFADC

②相等

【命题立意】

(1)本题考查了动量的变化量及动量定理,难度较小.

(2)本题考查了测量单摆周期这一实验的实验操作及数据处理,同时考查了游标卡尺的读数,难度中等.

(3)本题考查了串并联电路的特点及半偏法的应用,同时考查了电流表的改装,难度较大.

【解题思路】

(1)规定向上为正,则小球的初动量 ,小球的末动量 ,则动量的变化量

;小球在与地面接触的过程中,受重力及底面的弹力 作用,由动量定理得 ,代入数据可得

(2)①此实验若悬点不固定,单摆在摆动过程中,摆长会发生变化,导致实验出现较大误差,用开有狭缝的橡皮夹牢摆线,然后用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,可以很好的固定悬点,而且此方法便于调节摆线长度.②游标卡尺固定刻度为 ,游标尺0与固定刻度对齐,读数为 ,所以游标卡尺读数为 ,单摆摆长 .③测30次全振动所用时间,计时起点选在平衡位置,易于观察且测量数据准确,B错误;单摆的摆角要求在 以内,单摆的振幅 为单摆摆角).当 时, ,A选项振幅为 ,摆角在5°以内,A正确;当摆角为15°时, ,CD摆角都在15°以上,CD错误.

(3)①在进行实验操作前,必须要保证回路电流最小,所以首先选择B;闭合总开关 ,用以测 的满偏电流,选择 然后 ;合上开关 ,使 达到半偏,利用半偏法测此时 对应的数值,然后记录此时 的读数,顺序应为ADC.所以合理的顺序为BEFADC.② 并联,流过它们的电流都为 ,所以 内阻与 阻值相同,这种方法得到的 的测量值等于真实值.③ 的满偏电流为 ,内阻为 ,若要将 的量扩大为 ,则并联电阻 上流过的电流为 ,并联电阻两端的电压即为 的满偏电压,由以上可得 ,变形可得

【题眼】

实验类题目,理解实验原理是关键,在本题的实验操作中,把握两点,一是 串联,得到 的满偏电流;二是调节 的阻值,使 电流相同,对应阻值相同,由此得到 的内阻.

【易错点】

动量定理的内容是物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量,很多同学在求小球受地面的平均作用力时,没有考虑重力,导致出错.

第②问中,把L看成是悬线的长度导致出错;第③问中不能找出单摆振幅与摆长、摆角的关系,从而无法判断选项的正误.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
解:根据万有引力定律,地面处质量为 的物体的重力为

    ①

式中 是地面处的重力加速度, 是地球的质量.设 是地球的密度,则有

     ②

摆长为 的单摆在地面处的摆动周期为

      ③

若该物体位于矿井底部,则其重力为

    ④

式中 是矿井底部的重力加速度,且

   ⑤

在矿井底部此单摆的周期为

 ⑥

由题意

 ⑦

联立以上各式得

        ⑧

评分参考:①式4分,②③式各2分,④式4分,⑤⑥式各2分,⑧式3分.

【命题立意】

本题以实际背景材料为背景考查了单摆周期公式、万有引力、向心力公式和密度公式,属于考纲中理解、综合应用层次.难度中等

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
D
【命题立意】

本题以实际背景为载体考查了简谐运动的图象,属于考纲中识记、理解应用层次,难度较小.

【解题思路】

试管在竖直方向上近似做简谐运动.取竖直向上为正方向,则起始时刻,其位移为正向最大位移,简谐运动的图象为按余弦规律变化的图线,可得,ABC错误,D正确

【易错点】

本题中试管静止位置是简谐运动的平衡位置,故将其竖直提起少许,计时时刻,试管相对平衡位置的位移不为零.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
A
【命题立意】

本题考查了对简谐振动运动过程的分析及其图像.难度中等.

【解题思路】

振子具有沿 轴正方向的最大加速度,则此时振子在负的最大位移处,可知在四分之一周期前,也就是计时起点振子在平衡位置向下振动,由此可得到振子位移 与时间 的关系图象,A正确.

【题眼】

确定起始时刻与四分之一周期时刻振子所处的位置是描述此振子 图象的关键.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)BCE      (2)见视频解析
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
D
【解题思路】
由图1可知, 时, 在正向最大位移处, ,加速度最大; 在平衡位置,速度最大, ,且振动方向沿 轴负向,图2可以表示质点 的振动,选项A、B、C都错误,选项D正确。
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)D           (2)     
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

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