（浙江专用）备战2020高考物理一轮复习 第二部分 选择题部分 精练3 机械振动和机械波

（浙江专用）备战2020高考物理一轮复习 第二部分 选择题部分 精练3 机械振动和机械波

精练3　机械振动和机械波 ‎1.加试题 下列关于简谐振动的说法正确的是(　　)‎ A．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动 B．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 C．一个全振动指的是动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程 D．位移减小时，加速度减小，速度增大 ‎2.加试题 (2018·浙江4月选考·16)两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿＋x和－x轴方向在同一介质中传播，两列波的振动方向均沿y轴．某时刻两波的波面如图1所示，实线表示P波的波峰、Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰．a、b、c为三个等距的质点，d为b、c中间的质点．下列判断正确的是(　　)‎ 图1‎ A．质点a的振幅为‎2A B．质点b始终静止不动 C．图示时刻质点c的位移为0‎ D．图示时刻质点d的振动方向沿－y轴 ‎3.加试题 如图2所示，弹簧振子的小球在A、B间振动，O为平衡位置，已知A、B间距离为‎4 cm，小球从A第一次运动到B的时间为2 s，则下列说法正确的是(　　)‎ 9‎ 图2‎ A．小球振动的周期为4 s B．小球振动的频率为0.5 Hz C．小球在1 s内发生的位移可以大于‎2 cm D．小球的加速度最大时动能可能最大 ‎4.加试题 如图3甲所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示．当把手以某一速率匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(　　)‎ ‎ ‎ 图3‎ A．由图线可知T0＝8 s B．由图线可知T0＝4 s C．当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小 D．当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小 ‎5.加试题 如图4所示为一单摆的共振曲线，由图象信息，以下说法正确的是(g取‎10 m/s2)(　　)‎ 图4‎ A．此单摆的摆长约为‎1.6 m B．当驱动力的频率为0.4 Hz时发生共振 C．当驱动力的频率为0.6 Hz时振幅为‎25 cm D．若摆长增大，共振曲线最大值的横坐标将增大 ‎6.加试题 (2017·宁波市诺丁汉大学附中高三上期中)将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动．用频闪照相机拍到如图5所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是(　　)‎ 9‎ 图5‎ A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9∶4‎ B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2‎ C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大 D．摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变 ‎7.加试题 (2017·宁波市九校高二上期末)夏天的河上，有几名熟悉水性的青年将绳子挂在桥下荡秋千，抓住绳子来回荡几次后跳入河中，现把秋千看成单摆模型，图6为小明在荡秋千时的振动图象，已知小王的体重比小明的大，重力加速度g取‎10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．小王荡秋千时，其周期大于6.28 s B．图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力为零 C．小明荡到图中对应的b点时，动能最大 D．该秋千的绳子长度约为‎10 m(人可视为质点)‎ ‎8.加试题 一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如图7所示．a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平衡位置对称，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A．质点做简谐运动的方程为x＝Asin t B．质点在位置b与位置d时速度大小相同，方向不同 C．质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等 D．质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等 ‎9.加试题 如图8甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c 9‎ 分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝‎6 m，ac＝‎8 m．在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则(　　)‎ 图8‎ A．该机械波的传播速度大小为‎2 m/s B．c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大 C．该列波的波长是‎2 m D．两列波相遇后，c点振动加强 ‎10.加试题 在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2.在同一空间的空气中沿同一方向传播，如图9所示为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图9‎ A．波1速度比波2速度大 B．这两列波的频率相同 C．在这两列波传播方向上，不会产生稳定的干涉现象 D．相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显 ‎11.加试题 如图10所示为一列在均匀介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为‎2 m/s，此时P点振动方向沿y轴负方向，则(　　)‎ 图10‎ A．该波传播的方向沿x轴正方向 B．P点的振幅比Q点的小 C．经过Δt＝4 s，质点P将向右移动‎8 m D．经过Δt＝4 s，质点Q通过的路程是‎0.4 m ‎12.加试题 如图11所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为‎0.6 m/s，P质点的横坐标x＝‎1.2 m．从图中状态开始计时，则下列说法正确的是(　　)‎ 9‎ 图11‎ A．简谐横波的频率为2.5 Hz B．经过1.6 s，P点第一次达到波谷 C．P点刚开始振动的方向沿y轴负方向 D．直到P点第一次到达波峰时，x＝‎0.06 m处的质点经过的路程为‎95 cm ‎13.加试题 一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图12所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　　)‎ 图12‎ A．两列波将同时到达中点M B．两列波波速之比为1∶2‎ C．中点M的振动总是加强的 D．M点的位移大小在某时刻可能为零 ‎14.加试题 (2018·慈溪市期末)两列相干水波的叠加情况如图13所示，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．设两列波的振幅均为‎5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为‎1 m/s和‎1 m．C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是(　　)‎ 图13‎ A．F、Q两点始终保持静止不动 B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为‎10 cm C．从图示时刻起经0.5 s后，B点通过的路程为‎20 cm D．图示时刻C点正处在平衡位置且向下运动 ‎15.加试题 在同一实验室中，甲、乙两水平弹簧振子的振动图象如图14所示，则可知(　　)‎ 9‎ 图14‎ A．振子甲速度为零时，振子乙速度最大 B．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝2∶1‎ C．若将振子乙的振幅也增为‎10 cm，则甲、乙振子的振动周期会相等 D．任意2 s内，甲、乙两振子通过的路程相等 ‎16.加试题 (2018·诸暨市牌头中学期中)如图15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(　　)‎ 图15‎ 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 答案精析 ‎1．AD　[根据a＝－，加速度相同说明位移相同，经过同一位置速度有两个不同的方向，故一次全振动过程是速度和加速度第一次同时恢复原来的大小和方向所经历的过程，故A正确；位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向可能相同也可能相反，故B错误；一次全振动时，动能和势能均会有多次恢复为原来的大小，故C错误；位移减小时，物体向平衡位置移动，加速度减小，速度增大，故D正确．]‎ 9‎ ‎2．CD　[由题可得两列波频率、波长相等，实线表示P波的波峰、Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰，故a、c两点为减弱点，b为加强点．由于振幅均为A，所以a、c两点始终静止不动，故A、B错误，C正确；此时d点处P波向下运动，Q波向下运动，所以质点d沿－y轴方向振动，D正确．]‎ ‎3．AC　[从A到B，小球运动的时间是半个周期，所以小球运动的周期：T＝2t＝2×2 s＝4 s，故A正确；小球振动的频率：f＝＝ Hz，故B错误；小球在做简谐振动的过程中，接近平衡位置处的速度大，所以小球在1 s(T)内发生的位移可以大于‎2 cm，故C正确；小球的加速度最大时，小球位于最大位移处，此时小球的速度是0，动能为零，故D错误．]‎ ‎4．BD　[题图乙是弹簧振子自由振动时的周期，故由题图乙可知，弹簧振子的固有频率为T0＝4 s，故A错误，B正确；当驱动力的频率等于弹簧振子的固有频率时，物体的振动达到最强，故当T在4 s附近时振幅显著增大，当T比4 s小得多或大得多时，Y很小，故C错误，D正确．]‎ ‎5．ABC　[由题图可知，当频率为0.4 Hz时发生共振，当频率为0.6 Hz时，振幅为‎25 cm，B、C正确；由单摆的周期公式T＝2π知，当摆长增大时，周期变长，共振频率减小，D错误；l＝g＝≈‎1.6 m，A正确．]‎ ‎6．AC　[由单摆的周期公式T＝2π可知，l∝T2，由于是频闪照片，图中相邻两小球的影像的时间间隔是相同的，所以周期之比是9∶6，周期平方比是9∶4，即摆长之比为9∶4，A正确，B错误．根据机械能守恒定律，摆线经过最低点时，摆球线速度不变，由FT－mg＝m可知，r减小，摆线张力FT变大，故C正确，D错误．]‎ ‎7．CD　[由单摆的周期公式T＝2π，可知单摆的周期与质量无关，故A错误．题图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力等于重力沿圆弧的切线方向的分力，故B错误．小明荡到题图中对应的b点，即在平衡位置时，对应的速度最大，所以动能最大，故C正确．由单摆的周期公式T＝2π知，l＝＝ m≈‎10 m，故D正确．]‎ ‎8．AC　[由题给的质点位移随时间变化的图象可知，振幅为A，周期T＝8 s，质点做简谐运动的方程为x＝Asint＝Asint，选项A正确；根据对称性可知质点在位置b与位置d时速度相同，选项B错误；质点从位置a到c与从位置b到d所用时间均为2 s，选项C正确；质点从位置a到b和从b到c的时间都为1 s，时间相等，位移不等，所以平均速度不相等，选项D错误．]‎ 9‎ ‎9．ACD　[由于两列波的波速相同，则a处振动先到达c点，所以波速为v＝＝ m/s＝‎2 m/s，故A正确．由于两列波在同种介质中传播，且周期相同，所以两列波的频率相同，能够产生干涉现象，两列波相遇后c点的振动频率不变，故B错误．由题图知T＝1 s，v＝‎2 m/s，则波长为λ＝vT＝‎2 m，c点到a、b两点的路程差为Δs＝bc－ac＝‎2 m＝λ，故两列波相遇后，c点振动加强，故C、D正确．]‎ ‎10．CD　[在同一种介质中，各种频率的声波传播的速度相同，选项A错误；从题图中可以看出波1的波长大于波2的波长，由公式v＝fλ可得，波1的频率小于波2的频率，选项B错误；由于两列波的频率不同，所以两列波不会产生稳定的干涉现象，选项C正确；相对于同一障碍物，波长越大衍射越明显，选项D正确．]‎ ‎11．AD　[此时P点振动方向沿y轴负方向，由波形平移法可知该波传播的方向沿x轴正方向，故A正确；均匀介质中传播的简谐横波各点振幅相同，故B错误；各质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波移动，故C错误；T＝＝2 s，Δt＝4 s＝2T，则经过Δt＝4 s，质点Q通过的路程s＝‎8A＝‎0.4 m，故D正确．]‎ ‎12．ACD　[由题图读出波长λ＝‎0.24 m，由v＝λf得：该波的频率为f＝＝ Hz＝2.5 Hz，故A正确；当图中波谷传到P点，P点第一次到达波谷，所用时间t＝＝ s＝1.7 s，即经过1.7 s，P点第一次到达波谷，故B错误；P点刚开始振动的方向与图示时刻x＝‎0.24 m处质点的振动方向相同，沿y轴负方向，故C正确；当图中波峰传到P点时，P点第一次到达波峰，所用时间t＝＝ s＝1.9 s，即经过1.9 s，P点第一次到达波峰．该波的周期为T＝＝0.4 s，由于t＝1.9 s＝4.75T，所以直到P点第一次到达波峰时，x＝‎0.06 m处的质点经过的路程为s＝4.75×‎4A＝4.75×4×‎5 cm＝‎95 cm，故D正确．]‎ ‎13．AD　[由题意可知，波在同种介质传播，所以波速相同，由于距离相同，所以两波同时到达M点，故A正确，B错误．由于频率不同，因此在M点相遇时，并不总是加强或减弱；当两波刚传到M点时，此时刻位移为零，所以M点的位移大小在某时刻可能为零，故C错误，D正确．]‎ ‎14．AC ‎15．AD　[由题图可知甲、乙两个振子的周期分别为T甲＝2.0 s，T乙＝1.0 s，振子甲每一次位于最大位移处时，乙都经过平衡位置，所以振子甲速度为零时，振子乙速度最大，故A正确；甲、乙两个振子的周期分别为T甲＝2.0 s，T乙＝1.0 s，甲、乙两个振子的周期之比为2∶1，又：f＝，所以甲、乙振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2，故B错误；弹簧振子振动的周期与振幅无关，故C错误；甲、乙两个振子的周期分别为T甲＝2.0 s，T乙＝1.0‎ 9‎ ‎ s，则在任意2 s内，甲通过的路程为‎4A甲＝4×‎10 cm＝‎40 cm，乙通过的路程为：‎8A乙＝8×‎5 cm＝‎40 cm，甲、乙两振子通过的路程相等，故D正确．]‎ ‎16．ACD　[由题图乙读出，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，由题图知：λ＝‎4 m，T＝0.4 s，则波速v＝＝ m/s＝‎10 m/s，故A正确；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，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；由波形的平移法可知，经过0.25 s，位于x＝‎1 m的波峰恰好传播到Q点，所以t＝0.25 s时质点Q处于波峰，故D正确．]‎ 9‎