2023屆高考二輪總復(fù)習(xí)試題物理（適用于老高考舊教材）專題分層突破練16機(jī)械振動與機(jī)械波Word版含解析

專題分層突破練16機(jī)械振動與機(jī)械波A組1.(多選)觀察和思考是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ),眾多科學(xué)家經(jīng)常能從簡單的現(xiàn)象中受到啟發(fā),經(jīng)過深思熟慮后得到具有重要意義的結(jié)論。下列說法正確的是()A.按正弦規(guī)律變化的電場會產(chǎn)生同樣按正弦規(guī)律變化的磁場B.抖動繩子形成的繩波,質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直,是縱波C.當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時,會產(chǎn)生共振現(xiàn)象D.超聲波被血管中的血流反射后,探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化E.真空中光速在不同的慣性參考系中都是不相同的2.(2022廣東中山模擬)鋪設(shè)鐵軌時,每兩根鋼軌接縫處都留有一定的間隙,勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過鋼軌接縫處時,車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等,所以這個沖擊力是周期性的,列車受到周期性的沖擊做受迫振動。每根普通鋼軌長為L,列車固有振動周期為T。下列說法正確的是()A.列車的最佳行駛速率為LB.列車以速率v勻速行駛時,做受迫振動的頻率為LvC.列車運(yùn)行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行3.(多選)(2022河南許昌二模)波源S位于坐標(biāo)原點(diǎn)處,且在豎直方向上做簡諧振動,形成的簡諧橫波分別沿x軸的正、負(fù)方向傳播,某時刻的波形如圖所示。波速v=80m/s,在波的傳播方向上有P、Q兩點(diǎn),圖示時刻波沿x軸正方向恰好傳到P點(diǎn)。已知SP=1.2m,SQ=1.6m。下列說法正確的是()A.波源的振動頻率為100HzB.波源起振的方向豎直向上C.P、Q兩點(diǎn)的振動情況是相反的D.Q點(diǎn)的起振方向豎直向下E.P點(diǎn)經(jīng)半個周期將向右移動0.4m4.如圖所示,一個輕質(zhì)彈簧下端掛一小球,小球靜止?，F(xiàn)將小球向下拉動距離A后由靜止釋放,并開始計時,小球在豎直方向做簡諧運(yùn)動,周期為T。0~T8時間內(nèi),小球從最低點(diǎn)向上運(yùn)動的距離(選填“大于”“小于”或“等于”)A2;在T4時刻,小球、彈簧和地球組成的系統(tǒng)的勢能(選填“最大”或“最小5.(2022河南開封二模)如圖所示,湖面中央O處有一振源在豎直平面內(nèi)做簡諧振動,某同學(xué)測得該振源的振動周期為T=0.1s。以圖示時刻為計時的零時刻,且波向右傳播,由此可求得該列水波的傳播速度為v=m/s,此時圖中質(zhì)點(diǎn)C的振動方向是(選填“向上”或“向下”),距離振源40m處的質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰的時間為t=s。6.(2022全國乙卷)介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個點(diǎn)波源S1和S2,二者做簡諧運(yùn)動的振幅相等,周期均為0.8s。當(dāng)S1過平衡位置向上運(yùn)動時,S2也過平衡位置向上運(yùn)動。若波速為5m/s,則由S1和S2發(fā)出的簡諧橫波的波長均為m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn),與S1、S2平衡位置的距離均為10m,則兩波在P點(diǎn)引起的振動總是相互(選填“加強(qiáng)”或“削弱”)的;當(dāng)S1恰好在平衡位置向上運(yùn)動時,平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)(選填“向上”或“向下”)運(yùn)動。

B組7.(多選)(2022山東濱州模擬)如圖甲所示,O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),在此處將力傳感器與擺線相連(圖甲中未畫出)?，F(xiàn)將擺球拉到A點(diǎn),釋放擺球,擺球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)的A、C之間來回擺動,其中B點(diǎn)為運(yùn)動中的最低位置。圖乙為細(xì)線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線,其中t=0為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動的時刻,重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是()A.單擺的擺長為0.2mB.小球的質(zhì)量為0.05kgC.小球在最低點(diǎn)的速度大約為0.258m/sD.小球運(yùn)動到B點(diǎn)時回復(fù)力為08.(2022山東滕州期末)如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線,下列說法正確的是()A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長相等,則圖線Ⅱ是月球上的單擺共振曲線B.若兩次受迫振動均發(fā)生在地球上同一地點(diǎn),則兩次擺長之比為25∶4C.若圖線Ⅰ的擺長約為1m,則圖線Ⅰ對應(yīng)的受迫振動是在地球表面上完成的D.圖線Ⅱ?qū)?yīng)的受迫振動若是在地球表面上完成的,則該擺擺長約為2.5m9.(多選)(2022陜西西安一模)由兩個波源發(fā)出的甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中傳播,兩列波的振幅都為5cm,波速均為10m/s。甲波沿x軸正向傳播(如圖中實(shí)線所示),乙波沿x軸負(fù)方向傳播(如圖中虛線所示)。在某一時刻甲、乙兩波分別到達(dá)A、B兩點(diǎn),如圖所示。下列說法正確的是()A.兩列波的頻率均為0.2HzB.兩列波的波長均為2mC.兩列波相遇會發(fā)生干涉現(xiàn)象D.甲、乙兩列波引起x=3m處質(zhì)點(diǎn)的振動相互減弱E.再經(jīng)過0.05s,x=3m處質(zhì)點(diǎn)的位移y=-10cm10.(多選)(2022河南洛陽二模)一列簡諧橫波,在t=0.6s時刻的圖像如圖甲所示,此時,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為-1cm,波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖乙所示,則以下說法正確的是()A.這列波沿x軸正方向傳播B.這列波的波速是503C.從t=0.6s開始,緊接著的Δt=0.6s時間內(nèi),A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是10mD.從t=0.6s開始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4s回到平衡位置E.若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10m的障礙物不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象11.(2021全國甲卷)均勻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置位于x軸上,坐標(biāo)分別為0和xB=16cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為v=20cm/s,波長大于20cm,振幅為y0=1cm,且傳播時無衰減。t=0時刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同,運(yùn)動方向相反,此后每隔Δt=0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時刻(t1>0),質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。求:(1)從t1時刻開始,質(zhì)點(diǎn)B最少要經(jīng)過多長時間位于波峰;(2)t1時刻質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移。12.(2022山西太原一模)圖甲為兩波源a、b的振動圖像,兩波源a、b平衡位置的坐標(biāo)分別為xa=-10cm、xb=50cm。t=0時,它們激發(fā)的兩列簡諧橫波分別沿x軸正、負(fù)方向傳播,如圖乙所示。已知兩列波的波速均為10cm/s。(1)求t1=3.5s時,x=20cm處的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移;(2)穩(wěn)定后,0<x<40cm間某些點(diǎn)的振幅極大,求這些點(diǎn)的x坐標(biāo)。答案：1.ACD解析據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知,按正弦規(guī)律變化的電場會產(chǎn)生同樣按正弦規(guī)律變化的磁場,A正確;抖動繩子形成的繩波,質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直,是橫波,B錯誤;當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時,會產(chǎn)生共振現(xiàn)象,C正確;據(jù)多普勒效應(yīng)可知,超聲波被血管中的血流反射后,探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化,D正確;據(jù)相對論原理可知,真空中光速在不同的慣性參考系中都是相同的,E錯誤。2.D解析當(dāng)列車以速率v0=LT行駛時,其做受迫振動的頻率等于列車的固有頻率,將發(fā)生共振,不利于列車行駛安全,A錯誤;列車以速率v勻速行駛時,做受迫振動的頻率為f=1T'=vL,B錯誤;列車運(yùn)行的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率,即受到周期性沖擊的頻率,C錯誤3.ABC解析由圖可知波長λ=0.8m,則頻率f=vλ=100Hz,A正確;圖示時刻波沿x軸正方向恰好傳到P點(diǎn),則波源的起振方向和P點(diǎn)相同,根據(jù)同側(cè)法可知圖示時刻P點(diǎn)向上振動,B正確;圖中P點(diǎn)和x=-1.2m處質(zhì)點(diǎn)的振動方向相同,x=-1.2m處質(zhì)點(diǎn)和Q點(diǎn)相距半個波長,所以x=-1.2m處質(zhì)點(diǎn)和Q點(diǎn)振動方向相反,可得P、Q兩點(diǎn)的振動情況是相反的,C正確;Q點(diǎn)與波源S起振方向相同,Q點(diǎn)的起振方向豎直向上,D錯誤;質(zhì)點(diǎn)只會在平衡位置上下移動,不會隨波遷移,E4.答案小于最小解析小球由靜止開始運(yùn)動,在0~T8時間內(nèi)的平均速度小于T8~T4時間內(nèi)的平均速度,0~T4時間內(nèi),小球運(yùn)動的路程為A,故小球在0~T8時間內(nèi)的路程小于A2;在T4時刻,5.答案20向上1.975解析從圖中可以看出該水波的波長為λ=2m,周期為T=0.1s,由此可求得該水波的波速為v=λT=20m/s;由于波向右傳播,根據(jù)上下坡法,可知此時質(zhì)點(diǎn)C的振動方向向上;從振源發(fā)出的波經(jīng)過t1=sv=4020s=2s,可傳播到距離振源40m處的水面,由此可知40m處的質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰的時間是t=t1-T46.答案4加強(qiáng)向下解析因周期T=0.8s,波速為v=5m/s,則波長為λ=vT=4m;因兩波源到P點(diǎn)的距離之差為零,且兩波源振動方向相同,則P點(diǎn)的振動是加強(qiáng)的;因P與S1平衡位置的距離為10m,即2.5λ,則當(dāng)S1恰好在平衡位置向上運(yùn)動時,平衡位置在P點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動。7.BD解析根據(jù)周期公式有T=2πLg,由圖像知T=0.4π,解得L=0.4m,A錯誤;小球在最高點(diǎn)時有0.495N=mgcosθ,小球在最低點(diǎn)時0.510N-mg=mv2L,從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgL(1-cosθ)=12mv2,聯(lián)立解得m=0.05kg,v=0.283m/s,B正確,C錯誤;小球運(yùn)動到8.B解析因在月球上重力加速度較小,根據(jù)T=2πLg可知在月球上時的固有周期較大,固有頻率較小,若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長相等,則圖線Ⅰ是月球上的單擺共振曲線,A錯誤;若兩次受迫振動均發(fā)生在地球上同一地點(diǎn),T=2πLg,由圖可知T1T2=f2f1=52,則兩次擺長之比為25∶4,B正確;若圖線Ⅰ的擺長約為1m,則根據(jù)單擺周期公式,圖線Ⅰ對應(yīng)的重力加速度為g1=4π2L1T12=4×3.1429.BCE解析由圖示波形可知,波長λ甲=λ乙=2m,波的頻率f甲=f乙=vλ=102Hz=5Hz,A錯誤,B正確;兩列波的頻率相等、相位差恒定、振動方向相同,兩列波相遇可以發(fā)生穩(wěn)定的干涉,C正確;由圖示波形可知,甲、乙兩列波引起x=3m處質(zhì)點(diǎn)的振動方向相同,該質(zhì)點(diǎn)振動相互加強(qiáng),D錯誤;波的周期T=1f=0.2s,圖示時刻x=3m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動,經(jīng)過0.05s=14T,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)向最大位移處,每列波引起質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm,x=3m處的質(zhì)點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn),則再經(jīng)過0.05s,x=3m處的質(zhì)點(diǎn)的位移10.ABD解析由乙圖讀出t=0.6s時刻質(zhì)點(diǎn)A的速度方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向,由圖甲判斷出波的傳播方向?yàn)檠豿軸正方向,A正確;由圖甲讀出波長為λ=20m,由圖乙知周期T=1.2s,則波速v=λT=201.2m/s=503m/s,B正確;Δt=0.6s=0.5T,質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動時在一個周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為4倍振幅,則經(jīng)過Δt=0.6s,A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是s=2A=4cm,C錯誤;圖示時刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向振動,質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向振動,所以質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置,將此圖像與正弦曲線進(jìn)行對比可知,P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP=203m,Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)xQ=403m,根據(jù)波形的平移法可知質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置的時間為t=xQ-xP11.答案(1)0.8s(2)-0.5cm解析(1)由題意,若Δt表示一個周期,則波長為0.6×20cm=12cm<20cm,與題目要求不符,所以該波的周期T=2Δt=1.2s,波長λ=vT=24cm,xAB=23λ故振動狀態(tài)從A傳到B需要t=23T的時間,故B最少經(jīng)過t=23T=0.8(2)從t1時刻開始,質(zhì)點(diǎn)A的振動方程為yA=y0cos2πTt,質(zhì)點(diǎn)B的振動落后質(zhì)點(diǎn)A23T時間,故yB=y0cos2πT×23T,12.答案(1)-2cm(2)5cm,15cm,25cm,35cm解析(1)波源a和b的振動經(jīng)Δt傳至x=20cm處相遇Δt=xb-xa2從相遇后到t1時刻,x=20cm處的質(zhì)點(diǎn)振動了t'時間T=2.