浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题18机械振动和机械波含解析

浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题18机械振动和机械波含解析

专题18　机械振动和机械波 ‎(建议用时40分钟)‎ ‎1.如图所示,在光滑水平面上振动的弹簧振子的平衡位置为O,把振子拉到A点,OA=1 cm,然后释放振子,经过0.2 s振子第1次到达O点,如果把振子拉到A′点,OA′=2 cm,则释放振子后,振子第1次到达O点所需的时间为 (　　)‎ A.0.2 s　　B.0.4 s　　C.0.1 s　　D.0.3 s ‎【解析】选A。简谐运动的周期只跟振动系统本身的性质有关,与振幅无关,两种情况下振子第1次到达平衡位置所需的时间都是振动周期的,它们相等。‎ ‎2.对做简谐运动的物体,下列说法正确的是 (　　)‎ A.每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同 B.通过平衡位置时,速度为零,加速度最大 C.每次通过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同 D.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值 ‎【解析】选A。质点每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同,A正确;质点通过平衡位置时,速度最大,加速度为零,B错误;质点每次通过平衡位置时,加速度为零,速度不一定相同,C错误;若位移为负值,根据a=-,则加速度一定为正值,质点远离平衡位置时速度方向为负值,D错误。‎ ‎3.(2019·宁波模拟)一质点做简谐运动的图象如图所示,在4 s内具有最大负方向速度和具有最大正方向加速度的时刻分别是 (　　)‎ A.1 s,4 s　　　 B.3 s,2 s C.1 s,2 s　　　 D.3 s,4 s ‎【解析】选C。质点具有最大速度时在平衡位置,由题图中看是1 s 时和3 s时,在1 s时振子将向负最大位移处运动,所以此时速度为负,而3 s时速度为正向最大,在2 s时和4 s - 8 -‎ ‎ 时都有最大位移,所以此两时刻都有最大加速度,又因为加速度方向应指向平衡位置,所以在2 s时有正方向的最大加速度,4 s时有负方向最大加速度。故正确选项为C。‎ ‎4.一弹簧振子沿一直线作简谐运动,当振子的位移为负值时,下列说法正确的是 (　　)‎ A.其速度一定为正值,加速度一定为正值 B.其速度可能为负值,加速度一定为正值 C.其速度一定为负值,加速度可能为负值 D.其速度一定为正值,加速度可能为正值 ‎【解析】选B。当振子的位移为负值时,由a=知,加速度一定为正值,而速度方向有两种可能,可能为正值,也可能为负值,故A、C、D错误,B正确。‎ ‎5.(2019·绍兴模拟)光滑斜面上的小球连在弹簧上,如图所示,把原来静止的小球沿斜面拉下一段距离后释放,小球的运动是简谐运动。对简谐运动中的小球受力分析,正确的是 (　　)‎ A.重力、支持力、弹力、摩擦力 B.重力、支持力、弹力、回复力 C.重力、支持力、回复力 D.重力、支持力、弹力 ‎【解析】选D。由于斜面是光滑的,所以小球不受摩擦力,A错误。回复力是一种效果力,在此题中它是由弹力、重力、支持力的合力提供的,因为小球静止时弹簧的伸长量为x0=,再往下拉后弹簧相对于静止位置伸长x时,小球受到的回复力F=-k(x0+x)+mgsin θ=-kx,B、C错误,D正确。‎ ‎6.如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.甲、乙两单摆的摆长不相等 - 8 -‎ B.甲摆的振幅比乙摆大 C.甲摆的机械能比乙摆大 D.在t=0.5 s时乙摆摆线张力最大 ‎【解析】选B。由图看出,两单摆的周期相同,同一地点,g相同,由单摆的周期公式T=2π得知,甲、乙两单摆的摆长L相等,故A错误;甲摆的振幅为10 cm,乙摆的振幅为7 cm,则甲摆的振幅比乙摆大,故B正确;尽管甲摆的振幅比乙摆大,两摆的摆长也相等,但由于两摆的质量未知,所以无法比较机械能的大小,故C错误;在t=0.5 s时,乙摆的位移为负向最大,速度为零,可知乙摆摆线张力最小,故D错误。‎ ‎7.(多选)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动,取平衡位置O为x轴坐标原点。从某时刻开始计时,经过四分之一周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移x与时间t关系的图象和速度v与时间t关系的图象是 (　　)‎ ‎【解析】选A、B。简谐运动加速度与位移的关系为a=-,可见加速度与位移成正比,但是方向相反,因为经过四分之一周期,振子具有正方向的最大加速度,所以经过四分之一周期,就应该具有负方向最大位移,所以A正确。开始时速度方向为负,位移为零时速度为最大,故B正确。‎ ‎8.(2019·温州模拟)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 ‎【解析】选B、C。在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以B、C正确。‎ ‎9.如图所示,甲为t=1 s时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上某一质点的振动图象,距该质点Δx=0.5 m处质点的振动图象可能是 (　　)‎ - 8 -‎ ‎【解析】选A。若该波向右传播,题图乙应为x=1.5 m到x=2 m之间一点的振动图象。该点左侧0.5 m处的质点在t=1 s时,位移沿y轴负向,且速度沿y轴正向,无选项符合要求;该点右侧0.5 m处的质点在t=1 s时,位移沿y轴正向,而速度沿y轴负向,选项A符合要求;若该波向左传播,图乙应为x=1 m到x=1.5 m之间某一点的振动图象。该点左侧0.5 m处的质点在t=1 s时,位移沿y轴正向,速度沿y轴负向,同样可得选项A符合要求。该点右侧0.5 m处的质点在t=1 s时,位移沿y轴负向,速度沿y轴正向,无选项符合要求。综上可知,本题答案为A。‎ ‎10.一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时,波传播到x轴上的B点,在它左边的质点A恰在负最大位移处,如图所示。在t=0.2 s时,质点A第一次出现在正最大位移处,则 (　　)‎ A.该波的传播速度为10 m/s B.当波传播到质点C时,质点B在平衡位置处且向上运动 C.t=1.0 s时,质点C在平衡位置处且向上运动 D.t=1.0 s时,质点C在正最大位移处 ‎【解析】选C。由图知,波长λ=2 m,在t=0.2 s时,质点A第一次出现在正最大位移处,则得周期T=0.4 s,则波速为v==5 m/s,故A错误;波从B传到C的时间为1.5 T,当波传播到质点C时,质点B在平衡位置处且向下运动,故B错误;波从B传到C的时间为1.5 T,则在t=1.0 s时,质点C已经振动了一个周期,而简谐横波沿x轴正方向传播,质点C的起振方向向上,则在t=1.0 s时质点C的状态与起振时相同,即在平衡位置处且向上运动,位移为零,故C正确,D错误。‎ ‎11.(多选)(2019·杭州模拟)如图所示,实线为一列横波在t时刻的波形,虚线为经过Δt=0.2 s时的波形。已知这列波的波长为2 m,那么 (　　)‎ - 8 -‎ A.若波向右传播,则波的最大周期为2 s B.若波向左传播,则波的最大周期为2 s C.若波向左传播,则波的最小波速为9 m/s D.若波速为19 m/s,则波的传播方向向右 ‎【解析】选A、C。假设波向右传播,则Δt内波在介质中推进的距离为Δx=nλ+‎ ‎=λ(n+)=2(n+)m(n=0,1,2,…)。‎ 因为Δt=0.2 s,所以v====(10n+1)m/s(n=0,1,2,…)。‎ 由题意得Δt=nT+=T(n+)(n=0,1,2,…),则T=s(n=0,1,2,…)。‎ 当n=0时,Tmax=2 s。‎ 假定波向左传播,则Δx=nλ+(λ-0.2 m)=(2n+1.8)m(n=0,1,2,…)。‎ 所以v== m/s=(10n+9) m/s(n=0,1,2,…)。‎ 当n=0时,vmin=9 m/s,令v=19 m/s得n=1,这说明若波速等于19 m/s,则波的传播方向向左。‎ ‎12.(多选)振幅为A的两个完全相同的波源发出的简谐波在同一介质中相遇,发生干涉的图样如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,C为DE连线的中点,则以下说法正确的是 (　　)‎ A.A、C点为振动加强点,经过半个周期,这两点为振动减弱点 B.B、D、E为振动减弱点,经过半个周期,它们仍为振动减弱点 C.从图示时刻经过半个周期,C处质点通过的路程为4 A D.从图示时刻经过半个周期,A处质点振动速度为零 - 8 -‎ ‎【解析】选B、C、D。A点为波峰相遇点,为振动加强点;C点在振动加强点的连线上,也为振动加强点,经过半个周期,这两点仍为振动加强点,选项A错误。B、D、E三点均为峰谷相遇点,为振动减弱点,经过半个周期,它们仍为振动减弱点,选项B正确。C点为振动加强点,振幅为2 A,从图示时刻经过半个周期,C处质点通过的路程为2×2 A=4 A,选项C正确。A为振动加强点,此时在波峰位置,则从图示时刻经过半个周期,A处质点在波谷位置,振动速度为零,选项D正确。‎ ‎13.(多选)(2019·台州模拟)如图甲所示,沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能出现的波形是图乙所示的 (　　)‎ ‎【解析】选B、C。当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时,根据波的叠加原理,在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零,而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变,所以选项B正确。当两列波完全相遇时(即重叠在一起),由波的叠加原理可知,所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和,使得所有的质点振动的位移加倍,所以选项C也是正确的。‎ ‎14.(多选)一简谐横波沿x轴传播,如图所示,轴上a、b两质点相距12 m,t=0时a质点位于波峰,b质点位于波谷;t=0.5 s时,a质点位于波谷,b质点位于波峰。下列判断正确的是 (　　)‎ A.波一定沿x轴正方向传播 B.波长可能是8 m C.周期可能是0.2 s D.波速一定是24 m/s ‎【解析】选B、C。由题意可知波的传播方向是不确定的,故A错误;若a点为波峰,b点为波谷,则x=12 m=λ(n=0、1、2、3…),则得λ= m,故λ的可能值有24 m、8 m…,故B正确;同理,对应的周期可能有:t=0.5 s=‎ - 8 -‎ T(k=0、1、2、3…),T= s,则T的可能值有1 s、 s、0.2 s…,故C正确;波速可能为v== m/s(n=0、1、2、3…,k=0、1、2、3…),当n=0,k=0时,v=24 m/s,波速可能是24 m/s,D错误。‎ ‎15.(多选)如图所示,甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,乙为介质中x=2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象,质点Q的平衡位置位于x=3.5 m处,下列说法正确的是 (　　)‎ A.这列波沿x轴正方向传播 B.在0.3 s时间内,质点P向右移动了3 m C.t=0.1 s时,质点P的加速度大于质点Q的加速度 D.t=0.25 s时,x=3.5 m处的质点Q到达波峰位置 ‎【解析】选A、C、D。由乙图读出,t=0时刻质点的速度向上,则由波形的平移法可知,这列波沿x轴正方向传播,由甲图知:λ=4 m,T=0.4 s,则波速v== m/s ‎=10 m/s,故A正确,根据波的传播特点可知,质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,故B错误;当t=0.1 s时,质点P处于最大位移处,根据简谐运动的特点可知,此时加速度最大,而质点Q此时不在最大位移处,所以质点P的加速度大于质点Q的加速度,故C正确;利用平移法t=0.25 s时整个波形向右平移x=vt=10×0.25 m=2.5 m,即t=0时x=1 m处的波形在t=0.25 s时传递到Q点,即t=0.25 s时Q点处于波峰位置,D正确。‎ ‎16.(多选)某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔,查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则 (　　)‎ - 8 -‎ A.降噪过程实际上是声波发生了干涉 B.降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音 C.降噪声波与环境噪声的传播速度相等 D.P点经过一个周期传播的距离为一个波长 ‎【解析】选A、C。环境噪声与降噪声波频率相同,两列波发生了干涉,A正确;降噪过程只能消除部分特殊频率的背景杂音,不能消除所有背景杂音,B错误;机械波的传播速度取决于介质,降噪声波与环境噪声都在空气中传播,速度相等,C正确;P点只会在平衡位置上下移动,不会随波传播,D错误。‎ - 8 -‎