新高考物理一輪練習(xí)專題93機械振動和機械波

專題93機械振動和機械波1.一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個質(zhì)點a、b、c，則()A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運動D．若波沿x軸負方向傳播，a比c先回到平衡位置2．[2021·山西模擬](多選)下列說法正確的是()A．日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用B．單擺在做受迫振動時，它的周期等于單擺的固有周期C．機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，它的頻率保持不變D．麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在E．彈簧振子做簡諧運動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變3．[2021·包頭市質(zhì)檢](多選)關(guān)于振動與波，下列說法正確的是()A．軍隊士兵便步過橋，是為了避免橋發(fā)生共振B．一個單擺在赤道上的振動周期為T，移到北極時振動周期也為TC．一列水波遇到障礙物發(fā)生衍射，衍射后的水波頻率不變D．簡諧橫波在傳播過程中每經(jīng)過一個周期，振動質(zhì)點將沿傳播方向移動一個波長E．當接收者遠離波源時，其接收到的波的頻率比波源發(fā)出的頻率低4．[2021·廣州市調(diào)研](多選)甲、乙兩彈簧振子，振動圖像如圖所示，則可知()A．甲速度為零時，乙速度最大B．甲加速度最小時，乙速度最小C．任一時刻兩個振子受到的回復(fù)力都不相同D．兩個振子的振動頻率之比f甲∶f乙＝1∶2E．兩個振子的振幅之比為A甲∶A乙＝2∶15．[2021·河西五市聯(lián)考](多選)如圖甲所示，在水平面內(nèi)，有三個質(zhì)點a、b、c分別位于直角三角形的三個頂點上，已知ab＝6m，ac＝8m．在t1＝0時刻a、b同時開始振動，振動圖像均如圖乙所示，所形成的機械波在水平面內(nèi)傳播，在t2＝4s時c點開始振動，則()A.該機械波的傳播速度大小為2m/sB．c點的振動頻率先是與a點相同，兩列波相遇后c點的振動頻率增大C．該列波的波長是2mD．兩列波相遇后，c點振動加強E．兩列波相遇后，c點振動減弱6．[2021·浙江1月]兩列頻率、振幅均相同的簡諧波Ⅰ和Ⅱ分別從繩子的兩端持續(xù)相向傳播，在相遇區(qū)域發(fā)生了干涉，在相距0.48m的A、B間用頻閃相機連續(xù)拍攝，依次獲得1、2、3、4、5五個波形，如圖所示，且1和5是同一振動周期內(nèi)繩上各點位移都達到最大值時拍攝的波形．已知頻閃時間間隔為0.12s，下列說法正確的是()A．簡諧波Ⅰ和Ⅱ的波長均為0.24mB．簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為0.48sC．繩上各點均做振幅相同的簡諧運動D．兩波源到A點和C點的路程差之差的絕對值是0.48m7．[2021·湖北重點中學(xué)摸底](多選)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x＝4m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像，則下列說法正確的是()A．該波的周期是0.10sB．該波的傳播速度為40m/sC．該波沿x軸的負方向傳播D．t＝0.10s時，質(zhì)點Q的速度方向向下E．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點P通過的路程為30cm8．(多選)水槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上．振動片做簡諧振動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源．兩波源發(fā)出的波在水面上相遇，在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣．關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動的質(zhì)點，下列說法正確的是()A．不同質(zhì)點的振幅都相同B．不同質(zhì)點振動的頻率都相同C．不同質(zhì)點振動的相位都相同D．不同質(zhì)點振動的周期都與振動片的周期相同E．同一質(zhì)點處，兩列波的相位差不隨時間變化9．[2021·武漢市調(diào)研](多選)波速均為1.0m/s的兩列簡諧橫波，分別從波源x＝0、x＝12m處沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖如圖所示．下列說法正確的是()A．兩列波的頻率均為0.25HzB．t＝0.2s時，兩列波相遇C．兩列波相遇過程中，x＝5m處和x＝7m處的質(zhì)點振動加強D．t＝3s時，x＝6m處的質(zhì)點位移達到最大值E．當波源從x＝0處沿x軸正向運動時，在x＝12m處的觀察者觀察到該簡諧橫波的頻率變大10．[2021·成都市模擬](多選)如圖甲，介質(zhì)中兩個質(zhì)點A和B的平衡位置距波源O的距離分別為1m和5m．圖乙是波源從起振開始做簡諧運動的振動圖像．波源振動形成的機械橫波沿圖甲中x軸傳播．已知t＝5s時刻，A質(zhì)點第一次運動到y(tǒng)軸負方向最大位移處．下列判斷正確的是()A．A質(zhì)點的起振方向向上B．該列機械波的波速為0.2m/sC．該列機械波的波長為2mD．t＝11.5s時刻，B質(zhì)點的速度方向沿y軸正方向E．若將波源移至x＝3m處，則A、B兩質(zhì)點同時開始振動，且振動情況完全相同11.[2021·昆明市模擬](多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，某時刻形成的波形圖如圖所示，a、b、c、d為四個質(zhì)點，已知此時質(zhì)點a正在向上運動，質(zhì)點a、b位移相同．下列說法正確的是()A．此列波沿x軸負方向傳播B．此時質(zhì)點a的加速度與質(zhì)點b的加速度相同C．此時質(zhì)點a的速度與質(zhì)點b的速度相同D．該時刻后，質(zhì)點a與質(zhì)點b同時回到平衡位置E．半個周期后，質(zhì)點b的加速度和速度均與原來大小相等，但方向相反12．(多選)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝eq\f(T,2)時刻，該波的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點．圖(b)表示介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖像．下列說法正確的是()A.質(zhì)點Q的振動圖像與圖(b)相同B．在t＝0時刻，質(zhì)點P的速率比質(zhì)點Q的大C．在t＝0時刻，質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大D．平衡位置在坐標原點的質(zhì)點的振動圖像如圖(b)所示E．在t＝0時刻，質(zhì)點P與其平衡位置的距離比質(zhì)點Q的大13．[2021·唐山模擬](多選)在某均勻介質(zhì)中，甲、乙兩波源位于O點和Q點，分別產(chǎn)生向右和向左傳播的同性質(zhì)簡諧橫波，某時刻兩波波形如圖中實線和虛線所示，此時，甲波傳播到x＝24m處，乙波傳播到x＝12m處，已知甲波波源的振動周期為0.4s，下列說法正確的是()A.甲波波源的起振方向為y軸正方向B．甲波的波速大小為20m/sC．乙波的周期為0.6sD．甲波波源比乙波波源早振動0.3sE．從圖示時刻開始再經(jīng)0.6s，x＝12m處的質(zhì)點再次到達平衡位置14．[2021·廣東卷(節(jié)選)]如圖所示，一個輕質(zhì)彈簧下端掛一小球，小球靜止．現(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動，周期為T.經(jīng)過eq\f(T,8)時間，小球從最低點向上運動的距離________eq\f(A,2)(填“大于”“小于”或“等于”)；在eq\f(T,4)時刻，小球的動能________(填“最大”或“最小”)15．[2021·湖南卷(節(jié)選)]均勻介質(zhì)中，波源位于O點的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓．t＝0時刻，波面分布如圖(a)所示，其中實線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷．A處質(zhì)點的振動圖像如圖(b)所示，z軸正方向豎直向上．下列說法正確的是________．(填正確答案標號．)A.該波從A點傳播到B點，所需時間為4sB．t＝6s時，B處質(zhì)點位于波峰C．t＝8s時，C處質(zhì)點振動速度方向豎直向上D．t＝10s時，D處質(zhì)點所受回復(fù)力方向豎直向上E．E處質(zhì)點起振后，12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm16．某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長．實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋．回答下列問題：(ⅰ)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可________________；A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠離雙縫的方向移動D．使用間距更小的雙縫(ⅱ)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ＝____________；(ⅲ)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm.則所測單色光的波長為________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).17．[2020·全國卷Ⅰ](1)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有______．A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．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C．觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E．天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化(2)一振動片以頻率f做簡諧運動時，固定在振動片上的兩根細桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣．c是水面上的一點，a、b、c間的距離均為l，如圖所示．已知除c點外，在ac連線上還有其他振幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為eq\f(3,8)l.求(ⅰ)波的波長；(ⅱ)波的傳播速度．專題93機械振動和機械波1．C本題考查了機械波中對波動圖像的理解，需分析質(zhì)點的振動方向，體現(xiàn)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的模型建構(gòu)和科學(xué)推理素養(yǎng)．由－ky＝ma可知，質(zhì)點a的加速度最大，故A選項錯誤．質(zhì)點b處于平衡位置，速度最大，故B選項錯誤．波沿x軸正方向傳播時由“同側(cè)法”得b向y軸正方向運動，故C選項正確．同理，波沿x軸負方向傳播時，質(zhì)點a向下運動，質(zhì)點c向上運動，c先回到平衡位置，故D選項錯誤．2．ACE日光燈內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)，紫外線射到熒光物質(zhì)上產(chǎn)生白光，A正確；單擺在做受迫振動時，它的周期等于驅(qū)動力周期，與單擺的固有周期無關(guān)，B錯誤；機械波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，則機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，它的頻率不變，C正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，是赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，D錯誤；彈簧振子做簡諧運動時，振動系統(tǒng)的機械能守恒，即振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變，E正確．3．ACE軍隊士兵便步過橋，是為了避免橋發(fā)生共振，A正確；赤道上的重力加速度小于北極的重力加速度，由T＝2πeq\r(\f(L,g))知，一個單擺在赤道上振動的周期為T，移到北極的周期小于T，B錯誤；波發(fā)生衍射時，波的頻率不變，C正確；波傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點在自己的平衡位置附近振動，并不隨波遷移，D錯誤；由多普勒效應(yīng)知，當接收者遠離波源時，其接收到波的頻率比波源發(fā)出的頻率低，E正確．4．ADE5.ACD6．D由題圖可知，簡諧波Ⅰ和Ⅱ的波長均為0.48m，A錯誤；從波形1到波形5經(jīng)歷的時間為eq\f(T,2)，eq\f(T,2)＝0.48s，可得簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為T＝0.96s，B錯誤；兩列波相遇時，有些質(zhì)點振動加強，有些質(zhì)點振動減弱，并且加強區(qū)和減弱區(qū)相間出現(xiàn)，加強區(qū)質(zhì)點的振幅等于兩列波分別引起的振幅的和，減弱區(qū)質(zhì)點的振幅等于兩列波分別引起的振幅的差，所以繩上各點的振幅不都相同，C錯誤；由題圖可知A、C兩點均為振動減弱點，則兩波源到兩點的路程差分別為eq\f(λ,2)(2n＋1)和eq\f(λ,2)(2n－1)，則兩波源到A點和C點的路程差之差的絕對值是eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(λ,2)（2n＋1）－\f(λ,2)（2n－1）))＝λ＝0.48m，D正確．7．BCD8.BDE9.ADE10．ACE由振動圖像可知，A質(zhì)點的起振方向向上，A正確；由振動圖像可知，振動周期T＝4s，t＝5s時刻，A質(zhì)點第一次運動到y(tǒng)軸負方向最大位移處，可知振動從坐標原點傳播到質(zhì)點A需要2s，即eq\f(λ,2)＝1m，則波長λ＝2m，C正確；該列機械波的波速為v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s，B錯誤；波傳播到質(zhì)點B需要的時間為10s，t＝11.5s時刻，B質(zhì)點的速度方向沿y軸負方向，D錯誤；若將波源移至x＝3m處，A、B兩質(zhì)點分布在波源兩側(cè)，且距離相同，所以A、B兩質(zhì)點同時開始振動，且振動情況完全相同，E正確．11．ABE質(zhì)點a正在向上運動，可判斷該波沿x軸負方向傳播，A正確；a、b位移相同，回復(fù)力與位移成正比，加速度與回復(fù)力成正比，可得加速度相同，B正確；a、b速度方向不同，C錯誤；該時刻后，a向上振動，回到平衡位置的時間超過eq\f(1,4)周期，而b向下振動，回到平衡位置的時間少于eq\f(1,4)周期，D錯誤；質(zhì)點b向下振動，半個周期后，加速度和速度均與原來大小相等、方向相反，E正確．12．CDE本題考查了機械振動及機械波圖像的綜合應(yīng)用，考查了學(xué)生的綜合分析能力，體現(xiàn)了物理觀念中運動與相互作用的素養(yǎng)要素．由圖(b)可知，在eq\f(T,2)時刻，該質(zhì)點處于平衡位置且向y軸負方向運動，再從圖(a)中利用“上下坡法”，結(jié)合波沿x軸正方向傳播可知，在eq\f(T,2)時刻，質(zhì)點Q在平衡位置且向y軸正方向運動，平衡位置在原點處的質(zhì)點在平衡位置且向y軸負方向運動，所以A選項錯誤，D選項正確.分析可知，在t＝0時刻，質(zhì)點P位于波谷，此時質(zhì)點P的速率為0，加速度最大，位移大小最大，但質(zhì)點Q在平衡位置，速率最大，加速度為0，位移為0，所以B選項錯誤，C和E選項均正確．13．BCE甲的起振方向沿y軸負方向，A錯誤；甲的波長λ＝8m，周期為T＝0.4s，甲的波速為v＝eq\f(λ,T)＝20m/s，B正確；甲與乙的波速相等，乙的周期為T＝0.6s，故C正確；甲的傳播時間為1.2s，乙的傳播時間為1.5s，因此乙比甲早振動0.3s，D錯誤；0.6s為甲周期的eq\f(3,2)倍，為乙的周期，則x＝12m處質(zhì)點仍然在平衡位置，E正確．14．小于最大解析：由于從最低點開始計時，則經(jīng)eq\f(T,8)時間，小球從最低點向平衡位置運動，則小球的速度逐漸增大，故0～eq\f(T,8)時間內(nèi)小球的平均速度小于eq\f(T,8)～eq\f(T,4)時間內(nèi)的平均速度，因此經(jīng)eq\f(T,8)時間，小球從最低點向上運動的距離小于eq\f(A,2)，在eq\f(T,4)時刻，小球位于平衡位置，動能最大．15．ACE解析：由題圖(b)可知該波的振動周期T＝4s，由題意結(jié)合題圖(a)知波長λ＝10m，故波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(10,4)m/s＝2.5m/s，所以波從A點傳播到B點，所需時間t＝eq\f(10,2.5)s＝4s，A正確；t＝0時，A處質(zhì)點處于波峰，經(jīng)過4s，B處質(zhì)點處于波峰，再過2s，B處質(zhì)點處于波谷，B錯誤；波面分布如圖所示，t＝8s時，實線表示波峰，虛線表示波谷，C處質(zhì)點在波峰與波谷之間，之后要重復(fù)前面質(zhì)點的運動，故C處質(zhì)點向正向最大位移處運動，所以C處質(zhì)點振動速度方向豎直向上，C正確；t＝10s時，實線表示波谷，虛線表示波峰，D處質(zhì)點距離波峰更近，所以D處質(zhì)點在平衡位置上方，所受回復(fù)力方向豎直向下，D錯誤；E處質(zhì)點起振后12s內(nèi)經(jīng)過3個周期，所以這12s內(nèi)經(jīng)過的路程s＝3×4A＝12cm，E正確．16．(ⅰ)B(ⅱ)eq\f(Δx·d,（n－1）l)(ⅲ)630解析：本題是“利用雙縫干涉測光的波長”實驗．考查了學(xué)生的實驗?zāi)芰?，培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，建立了結(jié)果來源于實驗的價值觀．(ⅰ)增加目鏡中觀察到的條紋個數(shù)必須要減小條紋間距，由公式Δx＝e